高温熔盐发射率测量方法及吸收系数反演计算研究

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随着社会的发展，化石燃料使用量的增长及不科学使用对环境产生了严重的影响。为了维持社会的可持续发展，这就迫切要求人们开发太阳能、核能等一系列新能源，熔盐作为太阳能传热蓄热介质和核能发电中的传热介质使用具有诸多的优点，然而熔盐的物性参数比较缺乏而且数据大多年代比较久远，并且在很多实验中测量得到的有关熔融盐的物性参数只考虑了对流和导热而忽略了辐射部分，在高温条件下，熔盐的辐射占有很大的比例不能被忽略。因此本文采用实验和模拟的方法研究了高温条件下熔融盐的辐射传递特性。
　　针对熔盐的辐射物性设计了高温加热炉，用于实现对熔盐样品的加热，同时设计了一套高温发射率测量系统用于测量样品的法向表观光谱发射率。分析了样品辐射在加热腔、光谱仪内部的传输特性以及检测器中的能量平衡关系式，建立了样品辐射、黑体辐射以及样品温度和环境温度等参数之间的理论关系式。推导得到了样品发射率的测量公式以及由法向光谱发射率计算得到光谱吸收系数的计算公式。
　　为了验证实验系统的有效性和准确性，选取一些典型的固体材料对实验系统进行校准。分析了光谱仪检测器的响应函数和背景函数变化趋势，对光谱仪的检测器进行了校准。然后测量了304钢和碳化硅材料的400℃、500℃、600℃、700℃和800℃光谱发射率，验证了实验系统的准确性。测量得到了熔盐法向表观光谱发射率并计算得到了介质的光谱吸收系数。并且以600℃碳化硅的测量过程为例，分析了测量过程中检测器的响应函数、背景函数、样品信号、样品表面的温度以及周围环境等因素对整个测量系统不确定度的影响，计算出了测量系统的总的相对不确定度。
　　研究了脉冲能量与半透明介质之间的相互作用关系。主要从正、反两类问题进行研究。正问题模拟脉冲强激光辐照下半透明介质内的瞬态辐射与导热的耦合换热，反问题是采用粒子群算法对半透明介质内的吸收系数和导热系数进行反演计算，为后续针对熔盐辐射物性参数的反演奠定了基础。

著录项

作者
梁浩;
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作者单位

哈尔滨工业大学;

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授予单位哈尔滨工业大学;
学科工程热物理
授予学位硕士
导师姓名谢鸣;
年度 2017
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原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类传热学;
关键词
半透明介质; 反演计算; 传热介质; 熔盐发射率; 测量方法;

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