• • 下一篇
康海龙1,3,严志远2,郭曦4*,高明4,崔琳4,张志强1,3
KANG Hailong1,3, YAN Zhiyuan2, GUO Xi4*, GAO Ming4, CUI Lin4, ZHANG Zhiqiang1,3
摘要: 【目的】熔盐储罐预热是保障中高温热能系统安全启动的关键环节,不当预热易诱发结构热应力失效、熔盐凝固阻塞及能耗过高问题。为此,开展了熔盐储罐预热过程的数值模拟研究,以期为工程实践提供安全、高效、均匀的预热方案与设计指导。【方法】以13 000 m3的大型熔盐储罐为研究对象,建立了储罐三维热-流-固多物理场耦合模型,基于重整化群(renormalization group,RNG) k-ε湍流模型及瞬态热应力方程,研究了入口流量、预热温差和喷射角度对预热过程的影响机制。【结果】增大入口流量与预热温差有利于缩短升温时间,而喷射角度对温度均匀性影响较小。当入口流量为48.6 kg/s、预热温差为150 ℃时,罐体平均温度升高至380 ℃需要235 h,罐内最大温差可控制在45 ℃内;将预热温差提升至200 ℃,可缩短升温时间至176 h,但罐内最大温差增加到58 ℃。除进口管道外,最大热应力集中于罐底受热冲击区,当预热温差为150 ℃时,最大热应力为133 MPa,尚能满足储罐材料许用应力要求;但当预热温差增加到200 ℃时,最大热应力已超出储罐材料许用应力要求。【结论】通过高精度数值模拟揭示了预热参数与多物理场演变的定量关联,为熔盐储罐安全高效预热提供了设计依据与优化路径。