陶瓷窑炉高温烟气熔盐蓄热换热管加肋结构优化研究

摘要

采用熔盐蓄热技术可以实现间歇式陶瓷窑炉高温烟气的高效回收、存储和转换利用，而传统光管式烟气换热器中普遍存在熔盐熔化速率、换热强度不高等问题。本文提出了加肋强化熔盐蓄热技术，构建了高温烟气熔盐蓄热过程的数学物理模型，并深入探究了肋片结构参数(包括数量、长度和角度)对高温烟气熔盐蓄热特性和蓄热性能的影响机制。结果表明：加肋虽然在初始阶段会对近壁面熔化熔盐在浮升力方向上的流动起到一定的抑制作用，但可以加快近壁面侧熔盐熔化速率，促使熔盐系统更早地进入到以对流换热为主的蓄热方式，从而改善整体蓄热性能。存在最佳肋片长度L=52.5 mm、数量n=4和角度θ=45°使得蓄热性能最佳。当肋片任一结构参数超过最佳值之后，近壁面熔盐热流体沿着浮升力方向流动阻力增大和路径延长，肋片间的局部旋涡加强，从而抑制热量全局传递，造成蓄热性能恶化。

关键词

高温烟气 / 熔盐蓄热 / 换热管加肋 / 结构优化 / 强化换热

基金资助

国家自然科学基金（52306089）; 江西省重大科技研发专项（20214ABC28W003）; 江西省自然科学基金（20232BAB204055,20224BAB214055）; 江西省赣鄱俊才支持计划-青年科技人才托举项目（2023QT13）; 景德镇市社会发展项目（20224SF005-05）; 2025年度景德镇陶瓷大学大学生创新创业训练计划项目（202510408005）