Die Schmelzespeichertechnologie kann die Flexibilität von thermischen Kraftwerkseinheiten verbessern. Der Schmelzsalzdampferzeuger nutzt die Wärmeenergie des Schmelzsalzes, um das Kesselzufusswasser in überhitzten Dampf zu erhitzen und ist das Kernbauteil des gesamten Systems. Allerdings führen die besonderen thermo-physikalischen Eigenschaften des Schmelzsalzes und die komplexe Struktur des Wärmeüberträgers dazu, dass die bestehenden Wärmeübertragungs-Korrelationsformeln die Wärmeübertragungseigenschaften nicht genau berechnen können. Experimentelle Untersuchungen an Schmelzsalz-Wärmeübertragern sind kostenintensiv, und bestehende numerische Simulationsmethoden sind kaum in der Lage, gekoppelte Wärmeaustauschberechnungen zwischen der einphasigen Schmelzsalzseite und der phasenwechselnden Arbeitsseite durchzuführen. Unter gegebenen Eingangswasserparametern wurde durch Festlegen der Enthalpiedistribution des Arbeitsmediums entlang des Weges ein numerisches Modell für den Wärmeaustausch auf der Schmelzsalzseite erstellt, dann wurde die Änderung der Enthalpie des Arbeitsmediums anhand der simulierten Wärmelastverteilung berechnet und mit den Anfangswerten verglichen und korrigiert. Nach mehreren Iterationen wurde eine genaue Berechnung des Wärmeaustauschprozesses des Schmelzsalzdampferzeugers erreicht, und mit dieser Methode wurden die Betriebscharakteristiken des Wärmeüberträgers untersucht. Die Forschungsergebnisse zeigen, dass bei einem Betriebsdruck von 2 MPa die Verdampfungsrate des Arbeitsmediums während des Übergangs von überkühltem Wasser am Einlass zur vollständigen Verdampfung allmählich zunimmt, die Wärmelast an der Stelle der vollständigen Verdampfung 86.295,12 W/m² erreicht und dann schnell abfällt, schließlich bei etwa 5.000 W/m² stabilisiert; im Querschnitt des Schmelzsalzstroms besteht eine erhebliche Temperaturungleichmäßigkeit mit einem maximalen Wärmedifferenzwert von 216 %, die sich mit sinkender Eingangstemperatur des Schmelzsalzes verringert.

Schmelzespeicher;Wärmeübertrager;numerische Simulation;Wärmeübertragungseigenschaften