熔融盐纳米复合材料混合蓄放热机理及调控机制

蓄热是太阳能高温热发电连续运行、风电/光伏发电规模接入及清洁能源供暖的关键环节，熔融盐作为传热蓄热介质是人们的研究热点。本项目在筛选出熔盐纳米复合材料批量制备方法的基础上，实验获得了熔盐纳米复合材料最佳制备条件及其热物性与温度的试验关联式，通过熔盐纳米复合材料的微观结构，揭示了熔盐纳米复合材料热物性提升机理；基于熔盐纳米复合材料的热物性，通过实验和数值模拟相结合的方法研究了熔盐纳米复合材料的相变传热规律，分析了导热系数和比热容变化条件下的相变传热影响机制；搭建了熔盐自然对流传热实验系统，分析了不同工况下熔融盐纳米流体在圆柱腔内的自然对流传热变化规律，获得熔融盐自然对流Nu数与瑞利数（Ra）的试验关联式。数值模拟研究了竖直排列两根圆柱、交错排列两根圆柱和多根管排圆柱表面的自然对流传热规律，优选出了最佳的管排间距。基于熔盐自然对流传热规律，设计和搭建了熔盐单罐蓄放热实验系统，通过实验对内置浸没式换热器与圆柱形隔板的熔盐单罐蓄热系统蓄放热性能进行了分析，通过数值模拟对盘管换器和圆柱形隔板进行了优化，研究了盘管换热器布置位置、取热方式和圆柱形隔板尺寸对单罐内熔盐流场的影响，获得了熔盐单罐蓄放热系统内部最佳设计参数。探究了低熔点混合熔融盐纳米复合材料混合蓄放热强化机制，提出调节换热器入口参数、设置混水器和混合熔盐蓄放热PID调控机制，可实现熔盐单罐蓄放热系统释热功率的稳定。本项目研究结果可为低成本熔盐单罐蓄放热系统用于清洁供暖提供思路。项目共发表期刊论文24篇，其中SCI收录期刊论文10篇，EI论文14篇，申请专利10项，授权6项，培养博士生2人，硕士生9人。 2100433B

蓄能是太阳能高温热发电连续运行及风电、光伏发电规模接入的关键环节，熔融盐作为传热蓄热介质是人们的研究热点。高温熔融盐混合蓄放热机理及其调控机制对于高温单罐蓄热系统设计具有十分重要意义。为了降低蓄热成本，人们向熔融盐中添加纳米粒子，提高熔融盐导热系数和比热容，提高熔融盐传热蓄热特性。但现有的研究多集中在纳米粒子对熔融盐热物性影响研究，对于添加纳米粒子后熔融盐传热蓄热特性，尤其是单罐混合蓄放热机理影响报道较少。本研究以自主研发的低熔点四元混合硝酸盐为基体材料，探求稳定的高性能混合熔融盐纳米复合材料制备方法，探析纳米颗粒对混合熔融盐热物性提升机理，探究混合熔融盐纳米复合材料相变与自然对流传热规律及强化机理，获得混合熔融盐纳米复合材料混合蓄放热机理及调控机制，为熔融盐单罐蓄热系统设计提供理论设计依据及基础数据。

排水系统作为城市的“静脉”，在减少城市内涝灾害和提升城市水环境质量方面，具有重要的作用。本申请项目拟从理论上探讨利用水力旋流来调控雨水截流-调蓄-处理系统水质水量的过程和相关机制。. 通过对上海、昆明、镇江、常州、宁波等5个城市的排水系统调研和10个典型排水系统的水质水量监测，基于多目标优化理论和水力学基础理论，探讨面向污染控制和内涝防治的雨水截流-调蓄-处理系统结构与特征，定量分析雨水截流-调蓄-处理系统设置旋流设施的控污和防涝效应，构建雨水截流-调蓄-处理系统多目标旋流调控模型，并选择上海市中心城区2个典型排水系统进行案例研究，为高度城市化区域排水系统的科学规划和提升改造提供参考。

熔融盐蓄电池是指以熔融盐为电解质的蓄电池。电池工作温度在300～600℃之间，故又称高温电池。

本项目拟以海水养殖废水中的氮、磷为目标污染物，采用温室培养、同位素示踪、土柱模拟以及微区试验等方法，研究耐盐植物对海水养殖废水中污染物的净化作用机制及其调控机理。明确污染物在土壤-植物体系间的迁移、转化及其循环过程；计算污染物在耐盐植物净化体系中的迁移通量；筛选并优化污染物高效净化的各项关键参数，明确耐盐植物净化体系的调控机制，最终建立安全、稳定、高效的海水养殖废水净化体系。该体系的建立，可缓解海水养殖废水向海洋直接排放所造成的海洋环境污染，促进近海水土资源的合理配置和优化升级，对海岸带的生态修复与重建，海水农业渔业经济的可持续发展具有积极推动作用。 2100433B