熔盐通常指无机盐或其混合物的熔融态液体,常见的有氯化盐、硝酸盐、氟化盐等。熔盐具有工作温度范围广、热容量大、高温粘度小、蒸汽压低、热稳定性高等优点,且廉价易得,是一种优良的蓄热传热工质。因此采用熔盐作工质形成近常压高温熔盐换热系统,在高温加热和能源领域中具有巨大的应用潜力。本文以高温熔盐系统中常用的两种复杂结构——加热盘(常用于盘式换热器)和旋转接头(常用于桨叶换热器)为研究对象,对复杂结构中高温熔盐的流动、换热特性(如温度、压力、熵产率分布等),复杂结构的高温热变形和热应力,以及高温旋转接头的泄露特性进行了理论分析和数值模拟。并设计了一种带有循环水冷却系统的改进型旋转接头,并对其进行了实验测试。研究内容主要包括以下几个方面:第一,以高温熔盐盘式换热器的中空加热盘复杂结构为例,对其进行了数值模拟。探讨了进出口结构、周向翅片、导流板等结构对加热盘内熔盐的流动和换热特性的影响。提出了复杂结构的一般优化方法。对传统加热盘的结构进行了优化,优化后加热盘流动和换热性能提升明显。并采用动态仿真比较了优化后加热盘和原始加热盘的预热时间,优化后加热盘预热时间大幅缩减。对熔盐加热盘的高温热膨胀和热应力进行仿真,提出熔盐加热盘设计时需要注意的问题。第二,以另一复杂结构高温熔盐旋转接头为研究对象,探讨热膨胀对旋转接头泄露量的影响。首先用CFD方法对旋转接头内熔盐的温度场和流场进行仿真,根据温度场数据得到旋转接头泄露量数据。针对旋转接头的泄露问题,提出了循环水冷却方法,用数值模拟方法探究了循环水冷却对旋转接头泄露量的影响。结果表明循环水冷却可以有效减少旋转接头泄露量。第三,在上述工作基础上从两个方面对高温熔盐旋转接头进行改进和优化。一方面改进旋转接头填料材料和加工精度;另一方面引入已通过仿真验证的循环水冷却旋转接头方案。尝试在不使旋转接头结构过于复杂的情况下提高其高温性能。搭建了循环水冷却旋转接头测试试验台,对初步设计的循环水冷却旋转接头方案进行了性能测试。测试结果表明新型旋转接头具有良好的高温性能,在不开启循环冷却系统状态下也能在450℃高温下工作;开启冷却水循环后外环温度降低明显。