Zeitschrift für Kernenergiewissenschaft und Energieerzeugungstechnologie

Untersuchung des Wärmeübertragungsverhaltens des natürlichen Salzschmelzekreislaufs mittels numerischer Simulationen

Jayaraj Yallappa Kudariyawar, Abhijeet Mohan Vaidya, Naresh Kumar Maheshwari, Polepalle Satyamurthy, Abhishek Kumar Srivatsav, Babalu Mohan Lingade

Geschmolzene Salze werden aufgrund ihres hohen Siedepunkts bei niedrigem Druck in verschiedenen technischen Hochtemperatursystemen als Kühlmittel/Wärmeübertragungsflüssigkeit verwendet. Die natürliche Zirkulation von geschmolzenem Salz wird in einigen Systemen wie Solarthermiekraftwerken oder einigen Kernreaktoren bevorzugt. Solche Systeme können mithilfe eines natürlichen Zirkulationskreislaufs untersucht werden. In dieser Arbeit werden die Wärmeübertragungseigenschaften eines natürlichen Zirkulationskreislaufs für geschmolzenes Salz (MSNCL) mithilfe von 3D-CFD-Simulationen untersucht. Geschmolzenes Nitratsalz, NaNO3+KNO3 (Gewichtsverhältnis 60:40), wird im MSNCL als Flüssigkeit verwendet. Im MSNCL entwickelt sich im Heizabschnitt eine Strömung und es herrscht auch ein gemischtes Konvektionsströmungsregime. Die lokale Nusselt-Zahl-Variation im Heizgerät wird aus berechneten Daten berechnet und mit der aus der Boelter-Korrelation verglichen. Stationäre Wärmeübertragungseigenschaften werden über einen weiten Reynolds-Zahlenbereich mithilfe von CFD-Simulationen ermittelt. Außerdem werden die instationären Wärmeübertragungseigenschaften in der oszillierenden Strömung untersucht, die in MSNCL mit horizontaler Heizkonfiguration entsteht. Dabei stellte sich heraus, dass sie sich von denen bei vertikalen Heizgeräten in einer horizontalen Kühlerkonfiguration unterscheiden.