【摘 要】
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超临界二氧化碳（S-CO2）太阳能热发电由于其效率高,循环结构简单的特点近年来得到广泛的研究。太阳能辐射具有分散、间断和不稳定的特性,因此需要采用蓄热技术来提高太阳能热发
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超临界二氧化碳（S-CO2）太阳能热发电由于其效率高,循环结构简单的特点近年来得到广泛的研究。太阳能辐射具有分散、间断和不稳定的特性,因此需要采用蓄热技术来提高太阳能热发电的稳定性和连续性。而目前国内外对于蓄热器的研究大部分为显热蓄热和采用低温PCM的蓄热器,而对应用于S-CO2太阳能热发电的高温蓄热器研究较少。本文在国家自然科学基金（NO.51906228）的资助下,对基于S-CO2太阳能热发电的蓄热器进行了强化传热研究。主要研究内容如下:（1）以氯化钠熔盐为研究对象,通过分子动力学方法计算其热导率、粘度、热容等物性参数,并与文献值对比,验证分子动力学方法和程序的正确性。（2）通过添加纳米铜颗粒来强化氯化钠导热性能,利用分子动力学方法计算了当纳米铜质量分数为2.01%时,复合相变材料各个温度的热导率比纯氯化钠增加了20%左右;粘度略有增加,增幅均在5%以内;比热提高了10.36%。计算了当温度为1100K,纳米铜质量分数分别为0.5%、1.16%、1.8%、2.45%、3.07%时复合相变材料热导率和粘度的变化,发现随着纳米铜质量分数的提高,复合相变材料热导率和粘度均相应有所提高,但热导率提升速率越来越低。（3）对相变材料与S-CO2相变蓄热特性进行了模拟研究,分析了纳米颗粒的添加对复合相变材料熔化速率的影响,并分析了进口方向、进口速度和换热温差对蓄热器换热速率的影响,发现从下方进入可以减少换热时间,进口速度越大,流体扰动越强,换热效果越显著,且换热温差越大,换热速率越快。（4）对蓄热器结构进行优化,数值模拟了波纹管与光管换热过程的区别,并分析添加翅片对换热过程的影响,结果表明波纹管和翅片可以有效增强换热,随着波纹半径的减小,完全熔化所需时间越来越短。本文的研究结论对S-CO2太阳能热发电蓄热器的研究具有一定参考意义。
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