EES的U型管壳式熔盐-液体管壳式换热器设计+程序(3)

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按功能划分，蒸发器属于换热器的一种应用形式。由于能源问题也随之快速发展起来。因为在环境污染和能源形势越来越严峻的背景下，研究开发太阳能等可再生和绿色能源十分具有发展前景。但是太阳能具有间歇性以及不能稳定供应等缺点，不能满足大规模连续供能的需求。为了有效地解决能源转换和储存等问题，需要发展高效传热技术，然而发展高温传热蓄热技术与提高发电系统的可靠性、连续性是其中关键技术之一[2]。

而且太阳能热电站中，并没有传统能源热力发电站中的大型蒸汽锅炉，取而代之的只是蒸汽发生器，它们在结构、热工和水动力特性等方面有一些相似之处。在熔盐-水管壳式换热器中的主要技术就包括高温熔盐与水的换热。同时，熔融盐传热技术也是国际上太阳能热发电传热技术中的新兴先进技术，广泛应用于各国太阳能发电系统中[3]。尤其熔盐-水管壳式换热器是太阳能热发电系统中关键的子系统，国际上已经有针对该技术的部分研究，但还应用不多。

1.2 熔盐-水管壳式蒸发器的国内外研究现状

1.3 研究内容与目的

研究的主要目的是设计一个实验用熔盐-水蒸发器模拟现代化太阳能热发电系统中的驱动汽轮机的熔盐-水蒸发器系统。从而推导及核算该类蒸发器的可行性、效率与稳定性。系统主要就是一台换热器。采用Solar Salt(60％NaN03+40％KN03)复合熔盐作为传热介质[13]，该二元复合盐熔点为220℃，而且在600℃以下都具有良好的热稳定性，介质所储存的热量可以让该蒸发器正常运行。

另外，研究内容还包括：文献综述

(1)系统及材料的选型。根据高温熔盐导致的换热管明现膨胀性，以及熔盐对材料的腐蚀性和毒性、太阳能热发电站中国家现运行的汽轮机入口想对应的蒸汽参数进行了严格的蒸发器系统与制作材料的选型。

（2）对蒸发器系统进行设计计算。蒸发器的设计计算包括：蒸发器的换热管侧、壳侧等相关的热力计算，蒸发器结构管侧、壳侧的阻力计算，并进行相关的核算。

（3）对蒸发器近结构计算以及按照国标队部分重要关联部件结构的强度验算，从而完成蒸发器的整体设计，并通过AutoCAD画出整个蒸发器模型。

2 熔盐-水管壳式蒸发器器的设计

在太阳能热电站中，没有传统能源热力发电站中的大型蒸汽锅炉，取而代之的却是蒸汽发生器，它们都在结构、热工、水动力特性等方面有某些相似之处。

2.1 概述

蒸汽发生器在太阳能热电站中作为一、二回路的枢纽，它的作用是将第一回路中的高温熔盐在集热场吸收的太阳能热量传递给二回路的给水，给谁吸收热量进而产生大量蒸来汽推动汽轮机做功；同时蒸汽发生器中的传热管是一、二回路工质的隔离屏障，因此它是否正常运行对整个太阳能热电站的安全、效率、经济运行十分重要。高温熔盐对换热管、管板的高温影响导致的热膨胀和结构的变化都决定着蒸发器的稳定与否[14]。来.自/751论|文-网www.751com.cn/

2.1.1 蒸发器的结构与选型

设计中的蓄热传热介质选的400℃~500℃高温下的二元复合盐Solar Salt(60％NaN03+40％KN03)，该熔盐在此温度下回事换热管发生明显变形，而且其腐蚀性也很严重，并且具有毒性。所以，必须选用能够满足换热管变形的蒸发器，而且还得耐高温，良好的密封性。因此，最好选择管壳式蒸发器。由于其采用的是U型换热管，所以在纵向可以克服变形的困难。管壳式蒸发器简图如下，其主要结构包括：换热管，筒形壳体，管板，管箱，平盖，分程隔板，进出口接管，定距管，拉杆，折流板，支持板等等。