强化三元混合熔盐的传热性能的实验研究

doi:10.19964/j.issn.1006-4990.2020-0550

摘要/Abstract

摘要：

太阳能发电技术中传热性能的优劣影响着太阳能的利用程度。选用石墨作为强化相变材料传热性能的添加剂与三元混合熔盐（K₂CO₃-NaCl-Li₂CO₃）按照石墨质量分数为5%、10%、15%进行混合制备,使用TC3000通用型导热系数测试仪测定16种试样的导热系数。并测试经历300次循环储能、释能实验试样的导热系数循环稳定性。实验结果表明：添加石墨后的混合相变材料导热系数最高可提升至原混合材料的3.38倍,当石墨的质量分数为15%时,混合相变材料的导热系数最大。在经历300次储能、释能实验后,材料的导热系数基本保持稳定,变化浮动不高于15%。石墨作为强化材料的添加剂,可有效提升强化材料的传热性能,具有实际工程的应用价值。

关键词: 三元熔盐, 石墨, 导热系数, 循环性能

Abstract:

The advantages and disadvantages of heat transfer performance of solar power generation technology affects the uti-lization of solar energy.Graphite was selected as the additive to enhance the heat transfer performance of the phase change material and the ternary mixed molten salt（K₂CO₃-NaCl-Li₂CO₃） according to the mass fraction of graphite of 5%,10%,and 15%.TC3000 universal thermal conductivity tester was used to measure the thermal conductivity of sixteen samples,and the cyclic stability of 300 cycles of energy storage and release experiment samples was tested.The experimental results showed that the thermal conductivity of the mixed phase change material after adding graphite can be increased to 3.38 times that of the original mixed material.When the graphite content was 15%,the thermal conductivity of the mixed phase change material was the largest.After 300 times of energy storage and energy release experiments,the thermal conductivity of the material remained basically stable,and the fluctuation was no more than 15%.As an additive of strengthening materials,effectively improve the heat transfer performance of strengthened materials,graphite has practical engineering application value.

Key words: ternary molten salt, graphite, thermal conductivity, cycle performance

中图分类号:

TQ131.1

冯晓平,郝学军. 强化三元混合熔盐的传热性能的实验研究[J]. 无机盐工业, 2021, 53(8): 66-70.

Feng Xiaoping,Hao Xuejun. Experimental study on enhanced heat transfer performance of ternary mixed molten salts[J]. Inorganic Chemicals Industry, 2021, 53(8): 66-70.

图/表 8

表1

表2

表3

图1

图2

图3

图4

图5

参考文献 8

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试剂名称	熔点/℃	密度/（g·m^-3）	潜热/（J·g^-1）	纯度/%	材料特征
NaCl	801	2.165	517.1	≥99.5	外观呈白色细小晶体粉末状,无毒,无味,易溶于水,化学稳定性比较好
K₂CO₃	891	2.290	235.0	≥99.0	白色结晶粉末,溶于水,水溶液呈碱性。吸湿性强,暴露在空气中能吸收二氧化碳和水分,化学性质相对稳定
Li₂CO₃	723	2.110	606.0	≥98.0	外观呈白色粉末状,易溶于水,化学性质相对稳定,空气中不潮解
石墨粉	3 527	2.100	—	≥98.0	石墨粉质软,黑灰色;有油腻感,可污染纸张;常温下石墨粉的化学性质相对稳定,不溶于水、稀碱、稀酸和有机溶剂

试样编号	试样的质量配比	试样编号	试样的质量配比
1	5%石墨-95%[10%K₂CO₃-50%NaCl-40%Li₂CO₃]	9	15%石墨-85%[30%K₂CO₃-30%NaCl-40%Li₂CO₃]
2	10%石墨-90%[10%K₂CO₃-50%NaCl-40%Li₂CO₃]	10	5%石墨-95%[50%K₂CO₃-10%NaCl-40%Li₂CO₃]
3	15%石墨-85%[10%K₂CO₃-50%NaCl-40%Li₂CO₃]	11	10%石墨-90%[50%K₂CO₃-10%NaCl-40%Li₂CO₃]
4	5%石墨-95%[20%K₂CO₃-40%NaCl-40%Li₂CO₃]	12	15%石墨-85%[50%K₂CO₃-10%NaCl-40%Li₂CO₃]
5	10%石墨-90%[20%K₂CO₃-40%NaCl-40%Li₂CO₃]	13	K₂CO₃-NaCl-Li₂CO₃（10%∶50%∶40%）
6	15%石墨-85%[20%K₂CO₃-40%NaCl-40%Li₂CO₃]	14	K₂CO₃-NaCl-Li₂CO₃（20%∶40%∶40%）
7	5%石墨-95%[30%K₂CO₃-30%NaCl-40%Li₂CO₃]	15	K₂CO₃-NaCl-Li₂CO₃（30%∶30%∶40%）
8	10%石墨-90%[30%K₂CO₃-30%NaCl-40%Li₂CO₃]	16	K₂CO₃-NaCl-Li₂CO₃（50%∶10%∶40%）

试样编号	试样的质量配比	导热系数/ （W·m^-1·K^-1）
1	5%石墨-95%[10%K₂CO₃-50%NaCl-40%Li₂CO₃]	0.678
2	10%石墨-90%[10%K₂CO₃-50%NaCl-40%Li₂CO₃]	0.882
3	15%石墨-85%[10%K₂CO₃-50%NaCl-40%Li₂CO₃]	1.543
4	5%石墨-95%[20%K₂CO₃-40%NaCl-40%Li₂CO₃]	0.550
5	10%石墨-90%[20%K₂CO₃-40%NaCl-40%Li₂CO₃]	0.825
6	15%石墨-85%[20%K₂CO₃-40%NaCl-40%Li₂CO₃]	1.258
7	5%石墨-95%[30%K₂CO₃-30%NaCl-40%Li₂CO₃]	0.445
8	10%石墨-90%[30%K₂CO₃-30%NaCl-40%Li₂CO₃]	0.623
9	15%石墨-85%[30%K₂CO₃-30%NaCl-40%Li₂CO₃]	1.082
10	5%石墨-95%[50%K₂CO₃-10%NaCl-40%Li₂CO₃]	0.457
11	10%石墨-90%[50%K₂CO₃-10%NaCl-40%Li₂CO₃]	0.594
12	15%石墨-85%[50%K₂CO₃-10%NaCl-40%Li₂CO₃]	1.040
13	K₂CO₃-NaCl-Li₂CO₃（10%∶50%∶40%）	0.441
14	K₂CO₃-NaCl-Li₂CO₃（20%∶40%∶40%）	0.393
15	K₂CO₃-NaCl-Li₂CO₃（30%∶30%∶40%）	0.328
16	K₂CO₃-NaCl-Li₂CO₃（50%∶10%∶40%）	0.297

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