Al_Si合金与高温热管的传热性能试验.docx

Al-Si李石栋，张仁元，李风，史保新，陈观生（广东工业大学材料与能源学院，广东广州510006）摘要：提出了一种基于太阳能碟式聚光器的Al-Si合金储能锅炉的构想，搭建了Al-Si合金与高温热管传热的实验平台。试验结果表明，Al-Si合金与高温热管之间的传热密度为54.4kJ/m2。对Al-Si合金的传热温度分布进行模拟，以热流密度为54.4kJ/m2，换热系数为200W/(m·K)，空气温度25℃的对流边界条件时，模拟结果和试验测试结果比较吻合，为Al-Si合金储能锅炉设计提供了依据。关键词:Al-Si合金；热管；传热性能中图分类号：TK513.5；TK514文献标志码：A文章编号：1671-5292（2011）05-0020-04HeattransferperformancetestofAl-Sialloyandhigh-temperatureheatpipeLIShi-dong，ZHANGRen-yuan，LIFeng，SHIBao-xin，CHENGuan-sheng(Facultyofmaterialsandenergy，GuangdongUniversityofTechnology，Guangzhou510006，China)Abstract:DesignconceptoftheAl-Sialloyenergystorageboilerbasedonasolardishconcentratorwasproposed.AnexperimentalplatformofheattransferperformanceofAl-Sialloyandhigh-temperatureheatpipewasputtedup.Theexperimentalresultsshowedthattheheattransferdensityisabout54.4kJ/m2betweenhigh-temperatureheatpipeandAl-Sialloy.ThetemperaturedistributionofAl-Sialloywassimulatedundertheconvectiveboundaryconditionofheatflowratedensitywas54.4kJ/m2,heattransfercoefficientof200W/(m·K),airtemperatureof25℃,thesimulatedresultsareconsistentwiththeexperi-mentaltestresults，whichprovidedthebasisforthedesignofthesolarAl-Sienergystorageboiler.Keywords:Al-Sialloy；heatpipe；heattransfer引言储能系统及储能材料是太阳能热发电系统的关键部分之一。目前可应用于太阳能热发电系统的储能材料主要有导热油、熔盐、混凝土和金属合金等，而商业应用的主要是导热油和熔盐，混凝土储能尚处于试验阶段[1]。由于金属合金具有潜热大、导热系数高等特点，适合作为太阳能热发电系统中的储能材料，但目前处于试验研究阶段。Adinberg提出了Zn70Sn30合金作为储能材料来产生350～400℃的过热蒸汽[2]。张仁元建立Al-Si合金相变储能热风热水系统，并探索Al-Si合金相变储能在太阳能热发电中的应用[3]。文献[4]以水作为传热介质，建立了Al-Si合金相变储能装置，进行了Al-Si合金相变储能传热性能的试验研究，探索Al-Si合金在太阳能热发电中的应用。陈德明提出了将铅-铋共晶合金用于太阳热发电高温传热工质的构想[5]。为了探索Al-Si合金在太阳能热发电系统中0的应用，本文提出了太阳能Al-Si合金储能锅炉构想，利用所搭建的Al-Si合金与高温热管传热实验系统进行了试验，并对Al-Si合金的传热温度分布进行了模拟，为设计太阳能Al-Si合金储收稿日期：2010-10-20。基金项目：国家高技术研究发展计划(2007AA05Z460)。作者简介：李石栋(1983-)，男，博士研究生，研究方向为能源材料与能源技术。E-mail:lishidong0759@锅炉过热管高温热管水蒸气出口Al-Si合金吸热储热容器储能材料图1太阳能Al-Si合金储能锅炉原理示意图Fig1.SchematicdiagramofthesolarAl-SialloyenergystorageboilerJ。导热油H。。G。F高温热管。E电热棒。DAl-Si合金不锈钢容器C。。B。A图2试验系统及热电偶的布点分布位置Fig2.Experimentalsystemandthelocationofthethermocoupledistributi