高温熔盐相变蓄热系统的数值模拟.pdf

维普资讯 2002年 6月 北 京 航 空 航 天 大 学 学 报 June 2002 第28卷 第3期 JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics Vo1．28 No．3 高温熔盐相变蓄热系统的数值模拟 邢玉明 崔海亭 袁修干 (北京航空航天大 学 飞行器设计与应 用力学系) 摘 要 ：对空 间站 吸热器高温熔 盐相变蓄热地 面模拟 系统进行 了数值 分 析 ，得到 了太 阳模拟器功率、循环工质气体 出 口温度 、相变材料容器壁温等参数的瞬 态变化 曲线，计算结果表明单元换热管的蓄／放热性能达到 了设计要求． 关 键 词 ：太 阳能发 电；蓄热；空间站 ；吸热器 中图分类号 ：TK513．5 文献标识码 ：A 文 章 编 号 ：1001—5965(2002)03—0295—03 空间太阳能热动力发电系统是很有前途的空 模拟器为一台专 门设计 的单面加热炉 ，单元换热 间电源系统 ．高温 蓄热技术是太阳能热动力发 电 器长度 0．9m，为整根换热器长度的 1／3．单元蓄热 系统的关键技术之一 ，通 常利用相变材料 (PCM) ／换热管上钎焊套装 了 31个充装 LiF的PCM 容 固液相变时的熔化潜热来蓄热 ．在轨道 的 日照期 ， 器 ，沿加热炉轴线 中心穿过 ．该系统放置在真空模 聚能器将截取 的太 阳能聚集到吸热器 圆柱形腔 拟舱 ．工质气体为干空气 ，根据轨道运行参数设计 内，被吸收转化成热能，其中一部分热能传递给循 流量为0．29～0．45mg／min，气体入 口温度为797～ 环工质以驱动热机发 电，其余的热能被封装在单 832K，模拟计算 中取为 800K，气体 的入 口压力为 元换热管上多个小容器 内的PCM吸收储存起来 ， 0．35～0．55MPa，气体最大压 降小于 3．5％，轨道 此时 PCM部分或全部变为液态 ．在轨道 的阴影 周期 为 91．02～93．67min，其 中 阴影 期 小 于 期 ，小容器 内的PCM部分或全部变为 固态 ，储存 36．31min．单 面加 热炉 均温 区长 1200IBm，高 的能量被释放 出来 ，使 出口的循环工质温度仍能 80mm，宽 80mm．PCM容器外径 56mm，轴 向长度 维持在循环所要求的最低峰值温度上 ．保证空间 28mm．换热管内径 20mm，外径 24mm． 站处于阴影期 时热机仍能连续工作 ，保证连续供 d ^ 电…t[． 干空 吸热器是空 间站热动力发电系统 (SDPSS)中 V 一 个关键 的研制项 目，也是国外在 SDPSS中投入 力量最多的一个部件 ，这是 由于在空间布雷顿循 环 (CBC)和斯特林循环 (SC)装置各部件 中，只有 吸热器 (HR)既没有 同类的地面设备可 以移植 ，也 没有 已经用于空间的类似部件可以借鉴 ；另外 HR 的质量 占整个 SDPSS的 1／3以上 ，提高其性能，降 1一太 阳模拟器 ；2一单 管及 31个 PCM容器 ；3一气泵 ； 4 干燥过滤器 ；5一手动调节阀；6一孔板流量计 ； 低它的质量对减少 SDPSS的质量有重大意义 ．同 7一空气预热器 ；8，9 调功器 ；1 空