熔融鹽納米復(fù)合材料混合蓄放熱機理及調(diào)控機制項目摘要

蓄能是太陽能高溫熱發(fā)電連續(xù)運行及風電、光伏發(fā)電規(guī)模接入的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，熔融鹽作為傳熱蓄熱介質(zhì)是人們的研究熱點。高溫熔融鹽混合蓄放熱機理及其調(diào)控機制對于高溫單罐蓄熱系統(tǒng)設(shè)計具有十分重要意義。為了降低蓄熱成本，人們向熔融鹽中添加納米粒子，提高熔融鹽導(dǎo)熱系數(shù)和比熱容，提高熔融鹽傳熱蓄熱特性。但現(xiàn)有的研究多集中在納米粒子對熔融鹽熱物性影響研究，對于添加納米粒子后熔融鹽傳熱蓄熱特性，尤其是單罐混合蓄放熱機理影響報道較少。本研究以自主研發(fā)的低熔點四元混合硝酸鹽為基體材料，探求穩(wěn)定的高性能混合熔融鹽納米復(fù)合材料制備方法，探析納米顆粒對混合熔融鹽熱物性提升機理，探究混合熔融鹽納米復(fù)合材料相變與自然對流傳熱規(guī)律及強化機理，獲得混合熔融鹽納米復(fù)合材料混合蓄放熱機理及調(diào)控機制，為熔融鹽單罐蓄熱系統(tǒng)設(shè)計提供理論設(shè)計依據(jù)及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

蓄熱是太陽能高溫熱發(fā)電連續(xù)運行、風電/光伏發(fā)電規(guī)模接入及清潔能源供暖的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，熔融鹽作為傳熱蓄熱介質(zhì)是人們的研究熱點。本項目在篩選出熔鹽納米復(fù)合材料批量制備方法的基礎(chǔ)上，實驗獲得了熔鹽納米復(fù)合材料最佳制備條件及其熱物性與溫度的試驗關(guān)聯(lián)式，通過熔鹽納米復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)，揭示了熔鹽納米復(fù)合材料熱物性提升機理；基于熔鹽納米復(fù)合材料的熱物性，通過實驗和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法研究了熔鹽納米復(fù)合材料的相變傳熱規(guī)律，分析了導(dǎo)熱系數(shù)和比熱容變化條件下的相變傳熱影響機制；搭建了熔鹽自然對流傳熱實驗系統(tǒng)，分析了不同工況下熔融鹽納米流體在圓柱腔內(nèi)的自然對流傳熱變化規(guī)律，獲得熔融鹽自然對流Nu數(shù)與瑞利數(shù)（Ra）的試驗關(guān)聯(lián)式。數(shù)值模擬研究了豎直排列兩根圓柱、交錯排列兩根圓柱和多根管排圓柱表面的自然對流傳熱規(guī)律，優(yōu)選出了最佳的管排間距?；谌埯}自然對流傳熱規(guī)律，設(shè)計和搭建了熔鹽單罐蓄放熱實驗系統(tǒng)，通過實驗對內(nèi)置浸沒式換熱器與圓柱形隔板的熔鹽單罐蓄熱系統(tǒng)蓄放熱性能進行了分析，通過數(shù)值模擬對盤管換器和圓柱形隔板進行了優(yōu)化，研究了盤管換熱器布置位置、取熱方式和圓柱形隔板尺寸對單罐內(nèi)熔鹽流場的影響，獲得了熔鹽單罐蓄放熱系統(tǒng)內(nèi)部最佳設(shè)計參數(shù)。探究了低熔點混合熔融鹽納米復(fù)合材料混合蓄放熱強化機制，提出調(diào)節(jié)換熱器入口參數(shù)、設(shè)置混水器和混合熔鹽蓄放熱PID調(diào)控機制，可實現(xiàn)熔鹽單罐蓄放熱系統(tǒng)釋熱功率的穩(wěn)定。本項目研究結(jié)果可為低成本熔鹽單罐蓄放熱系統(tǒng)用于清潔供暖提供思路。項目共發(fā)表期刊論文24篇，其中SCI收錄期刊論文10篇，EI論文14篇，申請專利10項，授權(quán)6項，培養(yǎng)博士生2人，碩士生9人。 2100433B

排水系統(tǒng)作為城市的“靜脈”，在減少城市內(nèi)澇災(zāi)害和提升城市水環(huán)境質(zhì)量方面，具有重要的作用。本申請項目擬從理論上探討利用水力旋流來調(diào)控雨水截流-調(diào)蓄-處理系統(tǒng)水質(zhì)水量的過程和相關(guān)機制。. 通過對上海、昆明、鎮(zhèn)江、常州、寧波等5個城市的排水系統(tǒng)調(diào)研和10個典型排水系統(tǒng)的水質(zhì)水量監(jiān)測，基于多目標優(yōu)化理論和水力學基礎(chǔ)理論，探討面向污染控制和內(nèi)澇防治的雨水截流-調(diào)蓄-處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與特征，定量分析雨水截流-調(diào)蓄-處理系統(tǒng)設(shè)置旋流設(shè)施的控污和防澇效應(yīng)，構(gòu)建雨水截流-調(diào)蓄-處理系統(tǒng)多目標旋流調(diào)控模型，并選擇上海市中心城區(qū)2個典型排水系統(tǒng)進行案例研究，為高度城市化區(qū)域排水系統(tǒng)的科學規(guī)劃和提升改造提供參考。

熔融鹽蓄電池是指以熔融鹽為電解質(zhì)的蓄電池。電池工作溫度在300～600℃之間，故又稱高溫電池。

本項目擬以海水養(yǎng)殖廢水中的氮、磷為目標污染物，采用溫室培養(yǎng)、同位素示蹤、土柱模擬以及微區(qū)試驗等方法，研究耐鹽植物對海水養(yǎng)殖廢水中污染物的凈化作用機制及其調(diào)控機理。明確污染物在土壤-植物體系間的遷移、轉(zhuǎn)化及其循環(huán)過程；計算污染物在耐鹽植物凈化體系中的遷移通量；篩選并優(yōu)化污染物高效凈化的各項關(guān)鍵參數(shù)，明確耐鹽植物凈化體系的調(diào)控機制，最終建立安全、穩(wěn)定、高效的海水養(yǎng)殖廢水凈化體系。該體系的建立，可緩解海水養(yǎng)殖廢水向海洋直接排放所造成的海洋環(huán)境污染，促進近海水土資源的合理配置和優(yōu)化升級，對海岸帶的生態(tài)修復(fù)與重建，海水農(nóng)業(yè)漁業(yè)經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展具有積極推動作用。 2100433B