考虑管壁导热的方管内熔盐混合对流传热数值模拟

摘要

熔盐因具有传热能力强、工作温度高、使用温度广、系统压力低、经济适用等优点,成为太阳能热发电系统蓄热工质的理想选择.熔盐在实际应用中会因加热过程的非均匀性产生存在于固体表面和流体间的温差,造成流体工质中的密度梯度,因此出现重力导致的浮升力效应,其叠加到主流流动方向上即形成混合对流.管壁导热会对熔盐混合对流传热过程产生一定的影响.本文对熔盐在水平方管内非均匀加热条件下的单面加热的混合对流过程进行了数值模拟研究,在考虑壁厚的情况下研究了方管单面加热熔盐混合对流传热特性,分析了无量纲参数间的变化关系,并将结果与流型判定图和经典关联式进行对比.结果 表明,非均匀加热时,浮升力效应会造成随流动距离增加主流核心区域的形状发生改变,且更加靠近加热壁面.Nu数随Re数、Ri数的增大而增大,局部Nux数随流动距离的深入先减小后增大.与忽略管壁导热数值模拟结果相比,主流核心区形状更加均匀,局部Nux更高且回升位置更加提前,流动特性和传热特性基本保持一致.