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液态金属作为换热流体的应用-太阳能热发电站

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    液态金属具有非常大的热传导率,这种情况使他们能够实现大的传热系数,实现低温差高效能量交换。由于这种内存的条件依赖于高效的分子能量传输,大型的单相结果可以在简单的几何形状内获得。 换句话说,液体金属的传热系数大幅度增加(3~20倍)是可能的,显著增大传热系数的旧时应允许工作时具有更高的热通量,同时保持一个恒定的温度羞,这是¨前熔融盐接收器设计的一个主要限制。因此,在接收器区域,液体金属也可减少整体的资本投资;此外,更高的接收效率可以通过传热性能的提高所达到。通常在一个热电站,理想的结果是具有较高的温度,以实现更大的热力学效率。作为整体的太阳能光电效率也要考虑光学方面和接收器性能的影响。现在的最先进的的中央接收系统是接于硝酸盐运行的亚临界蒸汽朗肯循环。在一般情况下,当运行至较高的蒸汽温度为630℃时,对湿式和干式的冷凝器,光电整体效率增加8~12%。然而,为实施这一先进动力循环所需较高的温度,根本无法使用熔融盐来实现,因为他们的温度被限制在560℃.高操作温度直接应用太阳能热化学过程是 可行的。高温下的化学反应器中工业过程的发展是必需的,并且熔融金属可以稳定实现导热液的功能。    
    高温液态金属在热机循环中的应用
    700℃超超临界汽轮机循环:随着太阳能组件(接收器,存储系统,太阳能组件)相对于其他高温概念方案,未来的700℃超超临界蒸汽动力模块相对较低的发展需求,可以通过液态金属传热提供。对于这种接收器的出口温度为700℃是必需的,而镍基合金可有助于克服在物 质方面的问题。与接收系统,存储系统相对应的温度范围内,发展蒸汽循环温度超过700 ℃是必要的。可以大体看出,有关这一概念方案的可行性,主要风险是镍堪焊接问题和瞬态的应变,以及腐蚀的问题。
    开式燃气轮机循环:联合循环中最低600℃的燃气.蒸汽动力模块,现已商业化,可以在现在的燃煤、燃气电厂先进技术没备基础上改进。采用-太阳能- 燃气轮机比其他常规的太刚能发电厂有更显著的优势。虽然尚未有商业规模化,以压缩空气为导热油接收器的概念已被广泛研究。
    闭式燃气轮机循环:在一个封闭的循环中,可以用来代替空气可选的惰性气体,从而导致更高效的功率转换。同样的在开式循环所收集的高温热能,须通过热交换器或间接或直接接触型的,来转移工作气体。从降低成本的角度来看直接接触式换热器是有吸引力的,但涉及到如压密封及郎肯一蒸汽输送到汽轮机的实际问题则需要解决。与开式燃气轮机循环类似,闭式循环需要另外开发,降低成本的主要办法与闭式的布雷顿循环中的部分负荷相关。


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