CN106323804A - 化学储热循环稳定性测试系统 - Google Patents

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闫君
赵长颖
潘智豪
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Abstract

一种化学储热循环稳定性测试系统，包括：温度计、压力计、内置由氢氧化物组成的化学储热材料的样品容器、加热装置、称重监测装置、相连的水蒸汽发生器和加热炉，其中：温度计分别设置于水蒸汽发生器和样品容器内，加热装置分别设置于水蒸汽发生器和加热炉内；压力计设置于水蒸汽发生器上，样品容器吊装设置于加热炉内的加热装置的结构内部；样品容器与称重监测装置通过吊装丝线相连；所述的称重监测装置包括：支撑结构和设置于支撑结构下方的称重结构，称重结构采用但不限于：应力型称重结构或高精度电子秤称重结构；本发明设计合理，结构简单，可同时监测化学储热循环的温度和储放热进度。

Description

化学储热循环稳定性测试系统
技术领域
本发明涉及的是一种储热领域的技术，具体是一种化学储热循环稳定性测试系统。
背景技术
储热技术是提高能源利用效率和保护环境的重要技术，可用于解决热能供给与需求失配的矛盾，在电力”移峰填谷”、太阳能利用、废热和余热的回收利用等领域具有广泛的应用前景。化学储热在诸多储热方式中具有储能密度大、可工作温度范围广的优点，但是储热、放热的操控调节性差。
化学储热的循环稳定性却一直缺乏可靠的数据和研究，尤其是氢氧化物(如氢氧化镁、氢氧化钙)的化学储热材料，存在多次循环后烧结以及失效等问题。之所以这方面的研究发展受限，主要是因为缺乏可靠的实验室研究设备，以及成熟的化学储热循环稳定性的研究系统。
目前，还没有一种可以直接用来对氢氧化物化学储热材料进行循环稳定性测试的仪器设备或者系统。这主要是因为储热介质气体为水蒸气，而很多成品测试仪器，都会因为水蒸气的存在影响到电路，所以不能将大量水蒸气直接导入仪器中；另一部分测试循环稳定性设备则只能监测温度，不能监测储热和放热进度。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种化学储热循环稳定性测试系统，水蒸汽发生器提供稳定的水蒸汽环境，加热炉对其中的样品进行加热，通过称重监测装置对样品的重量变化进行测定，解决对氢氧化物化学储热材料进行循环稳定性测试的问题。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明包括：温度计、压力计、内置由氢氧化物组成的化学储热材料的样品容器、加热装置、称重监测装置、相连的水蒸汽发生器和加热炉，其中：温度计分别设置于水蒸汽发生器和样品容器内，加热装置分别设置于水蒸汽发生器和加热炉内；压力计设置于水蒸汽发生器上，样品容器吊装设置于加热炉内的加热装置的结构内部；样品容器与称重监测装置相连。
所述的加热装置为加热丝或者加热管道。
所述的水蒸汽发生器与加热炉通过管道相连。
所述的管道上设有阀门。
所述的加热炉内的加热装置与加热炉之间设有保温装置。
所述的加热炉内的加热装置的结构内部通过设有阀门的管道设有伸出加热炉的水蒸汽出口。
所述的样品容器与称重监测装置通过吊装丝线相连。
所述的吊装丝线为高温金属丝。
所述的称重监测装置包括：支撑结构和设置于支撑结构下方的称重结构。
所述的称重结构采用但不限于：应力型称重结构或高精度电子秤称重结构。
所述的应力型称重结构与吊装丝线相连。
所述的高精度电子秤称重结构包括：砝码、滑轮组和高精度电子秤，其中：砝码置于高精度电子秤上，砝码位于滑轮组的下方。
所述的吊装丝线通过滑轮组与砝码相连。
技术效果
与现有技术相比，本发明可稳定提供有大量水蒸汽存在的环境，因此可以用于进行循环稳定性测试，并且两套称重结构可有效地对化学储热循环稳定性储放热进度进行监视和测定，与热重、差示扫描量热仪等成品设备相比，有效解决了某些测试设备只能监测温度不能监测储放热进度的问题。
附图说明
图1为本发明示意图；
图2为高精度电子秤称重结构在本发明的应用示意图；
图中：1为水蒸汽发生器、2为压力计、3为温度计、4为管道、5为阀门、6为加热炉、7为加热装置、8为保温装置、9为样品容器、10为化学储热材料、11为水蒸汽出口、12为吊装丝线、13为称重结构、14为支撑结构、15为称重监测装置、16为砝码、17为滑轮组、18为高精度电子秤。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
如图1所示，本实施例包括：温度计3、压力计2、样品容器9、加热装置7、称重监测装置15、吊装丝线12、管道4、阀门5、水蒸汽发生器1和加热炉6，其中：水蒸汽发生器1和加热炉6通过设有阀门5的管道4相连，温度计3分别设置于水蒸汽发生器1和样品容器9内；加热装置7分别设置于水蒸汽发生器1和加热炉6内，压力计2设置于水蒸汽发生器1上；样品容器9吊装设置于加热炉6内的加热装置7的结构内部，样品容器9与称重监测装置15通过吊装丝线12相连。
所述的水蒸汽发生器1通过管道4为化学储热循环稳定性测试提供持续稳定的水蒸汽，传递到加热炉6内并充满加热炉6，参与化学储热循环反应，多余的水蒸汽通过水蒸汽出口11排出。
所述的加热装置7为加热丝或者加热管道。
所述的加热炉6内的加热装置7与加热炉6之间设有保温装置8。
所述的加热炉6内的加热装置7的结构内部通过设有阀门5的管道4设有伸出加热炉6的水蒸汽出口11。
所述的加热炉6提供储热/放热不同阶段的炉内温度环境。对于以氢氧化钙为主体的化学储热材料，在储热阶段，炉内温度恒定在500℃以上，在放热阶段，炉内温度可低于500℃。
所述的样品容器9内盛有样品10。
所述的加热炉6内的温度计3监测化学储热环稳定性测试中监测样品10的温度变化。
所述的样品10为包含氢氧化物组成的化学储热材料。
所述的吊装丝线12为高温金属丝。
所述的称重监测装置15包括：支撑结构14和设置于支撑结构14下方的称重结构13。
所述的称重结构13为应力型称重结构13。
所述的应力型称重结构13与吊装丝线12相连。
所述的称重监测装置15根据应力型称重结构13的变化来得到样品的重量变化，进而得到化学储热的反应进度，判断循环稳定性测试中每一个循环进行的程度。
测试时，打开水蒸汽发生器1与加热炉6之间的阀门5，向样品容器9内添加样品10，加热装置7对水蒸汽发生器1中的水进行加热，产生的水蒸汽通过管道4进入加热炉6内的加热装置7的内部；同时，加热炉6内的加热装置7对样品10进行加热，加热过程中样品10的重量m发生变化，变化量为Δm，吊装丝线12连接的应力型称重结构13发生位移Δx，从而计算循环的进度α。
所述的循环的进度α在储热过程中为：α＝74Δm/18m，在放热过程中为α＝56Δm/18m，其中：Δm＝kΔx，k为应力型称重结构13的弹性系数。
实施例2
如图2所示，本实施例的称重结构13为高精度电子秤称重结构13。
所述的高精度电子秤称重结构13包括：砝码16、滑轮组17和高精度电子秤18，其中：砝码16置于高精度电子秤18上，砝码16位于滑轮组17的下方。
所述的吊装丝线12通过滑轮组17与砝码16相连。
所述的称重监测装置15根据高精度电子秤18监测到的砝码16重量的变化来得到样品10的重量变化，进而得到化学储热的反应进度，判断循环稳定性测试中每一个循环进行的程度。
测试时，打开水蒸汽发生器1与加热炉6之间的阀门5，向样品容器9内添加样品10，加热装置7对水蒸汽发生器1中的水进行加热，产生的水蒸汽通过管道4进入加热炉6内的加热装置7的内部，多余水蒸汽通过水蒸汽出口11排出；同时，加热炉6内的加热装置7对样品10进行加热，加热过程中样品10的重量m发生变化，变化量为Δm，吊装丝线12通过滑轮组17连接砝码16，高精度电子秤18称得的砝码16重量产生相同的变化量Δm，从而得到循环的进度α。
所述的循环的进度α在储热过程中为：α＝74Δm/18m，在放热过程中为α＝56Δm/18m。

Claims (8)

1.一种化学储热循环稳定性测试系统，其特征在于，包括：温度计、压力计、内置由氢氧化物组成的化学储热材料的样品容器、加热装置、称重监测装置、相连的水蒸汽发生器和加热炉，其中：温度计分别设置于水蒸汽发生器和样品容器内，加热装置分别设置于水蒸汽发生器和加热炉内；压力计设置于水蒸汽发生器上，样品容器吊装设置于加热炉内的加热装置的结构内部；样品容器与称重监测装置相连，水蒸汽发生器与加热炉通过管道相连。
2.根据权利要求1所述的化学储热循环稳定性测试系统，其特征是，所述的加热装置为加热丝或者加热管道。
3.根据权利要求1所述的化学储热循环稳定性测试系统，其特征是，所述的加热炉内的加热装置与加热炉之间设有保温装置。
4.根据权利要求1所述的化学储热循环稳定性测试系统，其特征是，所述的加热炉内的加热装置的结构内部通过设有阀门的管道设有伸出加热炉的水蒸汽出口。
5.根据权利要求1所述的化学储热循环稳定性测试系统，其特征是，所述的样品容器与称重监测装置通过吊装丝线相连。
6.根据权利要求1所述的化学储热循环稳定性测试系统，其特征是，所述的称重监测装置包括：支撑结构和设置于支撑结构下方的称重结构。
7.根据权利要求6所述的化学储热循环稳定性测试系统，其特征是，所述的称重结构采用：应力型称重结构或高精度电子秤称重结构，其中：应力型称重结构与吊装丝线相连。
8.根据权利要求7所述的化学储热循环稳定性测试系统，其特征是，所述的高精度电子秤称重结构包括：砝码、滑轮组和高精度电子秤，其中：砝码置于高精度电子秤上，砝码位于滑轮组的下方，所述的吊装丝线通过滑轮组与砝码相连。
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