摘要：表面张力的大小直接决定着熔盐的热传输能力。基于拉脱法测量表面张力的原理，改进了测量高温熔盐表面张力的实验系统；以化学纯LiNO3进行标定获得了仪器系数，然后分别以NaNO3和Solar salt混合盐验证了实验系统和拉脱法测量高温熔盐表面张力的可靠性。在此基础上，以KBr、LiBr、NaBr、CaBr2为基础配制了4种不同组分的混合溴化盐，测量了4种混合溴化盐在不同温度下熔体的表面张力，拟合得到了4种混合溴化盐表面张力随温度变化的实验关联式。实验结果表明4种混合溴化盐的表面张力随温度升高呈线性下降，与已知熔体表面张力随温度变化规律一致。

引言熔盐是一种高效传热工质，具有传热系数高、饱和蒸气压低、使用温度范围宽、成本低等优点，广泛用于传热领域如节能技术、工业过程余热回收、高效传热等方面。液相传输系数N表征着液态传热工质传热能力的高低，其值与传热工质相应温度下的表面张力呈正比。因此表面张力是决定工质热传输能力的关键因素，确定表面张力对传热工质的优选及应用具有科学意义。在熔盐表面张力的理论研究方面，Janz等整合了多种单体熔盐和部分混合熔盐的表面张力数据，将熔盐表面张力拟合为温度的线性关联式；文献研究了熔盐表面张力与其他热物性参数之间的关联性，涉及的熔盐种类范围较小，如研究对象限定于碱金属卤化盐或常见高离子化熔盐；Aqra建立了计算熔盐表面张力的理论模型，计算结果与实验值一致性较好；李志宝等提出了熔盐表面张力的分子关联模型，对多种二元混合熔盐体系的表面张力进行了预测和关联。

实验研究方面，郭琦等对KNO3-NaNO2二元熔盐体系的表面张力进行了实验研究，结果表明该二元硝酸盐体系的表面张力与温度呈线性关系且随温度升高而减小。许文江等对氟钽酸钾及其混合熔盐体系表面张力进行了实验研究，实验结果表明该混合熔盐体系的表面张力大于单体氟钽酸钾熔盐的表面张力。程进辉改进和研制了相关物性测量仪器，测量了6个典型的硝酸盐、碳酸盐、氯化盐和氟化盐体系的包括表面张力在内的热物性参数，为这些熔盐体系在传蓄热的实际应用奠定了基础。尽管上述文献对一些混合熔盐随温度变化的表面张力进行了实验研究，但范围较小，特别是对本文研究的四元混合溴化盐还没有开展过实验或理论方面的研究。

四元混合溴化盐熔体表面层情况更加复杂，表面张力大小与温度、各组分浓度等有关，尚无可靠的理论模型可以准确计算表面张力值，因此，对四元混合溴化盐表面张力的研究仍然以实验测量为主。熔盐液态时属于高温熔体，高温条件增加了测量的难度和复杂性。目前，测量熔体表面张力的方法主要有最大气泡法、拉脱法、电磁悬浮法和静滴法。拉脱法是通过测量与液体表面接触的垂直圆筒（环）拉离液面时的最大拉力来计算表面张力。相对其他方法，拉脱法实验设备简单、数据处理方便，应用比较广泛。因此，本文采用拉脱法对四元混合溴化盐的表面张力进行实验研究。

1实验系统

1.1实验系统组成与工作原理

为了提高搭建实验系统的效率，本实验系统以RTW-10型熔体物性综合测定仪为基础，对其进行改进以提高实验测量精度。RTW-10型熔体物性综合测定仪采用可控硅温控系统控制电路加热温度，基于拉脱法原理进行熔体表面张力的测量。RTW-10型熔体物性综合测定仪主要由测试系统、自动化模块和加热系统组成，测试系统由电子天平、拉筒、熔体坩埚、数据采集系统等组成，自动化模块主要由控制电路板、升降台等组成，加热系统由交流电源、可控硅调压器、温度控制器、电加热炉及热电偶组成。

表面张力的测量需在恒温状态下进行。初期实验发现该仪器的可控硅温控系统对高温下实验测量结果影响较大，测量数据分散性较大，分析认为是温控系统的周期性加热在熔体内产生的不稳定对流影响的结果。为解决这一问题，用可调压输出的直流电源替换了原有的温控器和可控硅调压器，通过手动调节并恒定直流电源的输出电压控制电加热炉的加热功率，使电加热炉在不同的加热功率下达到不同的热平衡温度。在每一个热平衡工况点，电加热炉输入直流电压保持恒定，避免坩埚中熔体内部热对流对实验测量结果的较大影响。改进后的实验系统如图1所示，钼筒底环平均半径0.0065 m；刚玉坩埚高0.1 m，外径0.05 m；坩埚内熔盐液面高度0.04～0.05 m；直流电源型号为安捷伦N5771A；热电偶型号为K型；数据采集模块采用研华ADAM4000系列；电子天平型号为JD200-3，精度0.001 g；电加热炉内径0.06 m，外径0.2 m，高0.3 m；变频器型号为三菱D700。实验系统实物如图2所示。

图1实验系统

图2实验系统实物