CN205506728U - 一种熔盐换热特性测试平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种熔盐换热特性测试平台，包括：高温熔盐罐，用以存储高温液体熔盐；低温熔盐罐，用以存储低温液体熔盐；第一熔盐管道，分别于高温熔盐罐以及低温熔盐罐相连，用以将高温熔盐罐中的熔盐传送至低温熔盐罐中；套管换热器，设置在第一熔盐管道上，用以获取熔盐的热量；导热油换热装置，套设在套管换热器上，用以利用导热油测量熔盐的对流换热系数；水换热装置，套设在第一熔盐管道上，用以利用水蒸气测量熔盐的对流换热系统；第二熔盐管道，分别于高温熔盐罐以及低温熔盐罐相连，用以将低温熔盐罐中的熔盐传送回高温熔盐罐中。本实用新型使用导热油和水蒸气两种测试方式，对熔盐的换热特性系数的测试更加精准。

Description

一种熔盐换热特性测试平台

技术领域

本实用新型涉及测试平台领域，尤其涉及一种熔盐换热特性测试平台。

背景技术

由于太阳能的不稳定性，在太阳能光热发电站中为了满足能量供给和需求的匹配，几乎所有的太阳能热发电系统都采用传统化石能源作为互补或者系统本身自带储热系统。由于熔盐具有运行温度高、效率高、成本相对较低等优点，采用熔盐作为储热传热介质在光热发电上得到了极大的发展。熔盐储热系统通常包含两个熔盐储罐，若干熔盐换热设备及输送熔盐的管路阀门，当白天阳光充足的时候，热量通过熔盐吸热设备传递至熔盐，熔盐温度升高，流入高温熔盐罐中；当电站需要热量的时候，高温熔盐通过熔盐换热设备将热量传递出去，熔盐温度降低，流入低温熔盐罐中。

熔盐换热器是熔盐系统的重要组成部分，换热面积是换热器设计中的重要参数，计算熔盐换热器的换热面积需要知道熔盐的换热特性。二元熔盐在高温下的换热特性缺少实验数据的验证，但由于二元熔盐有使用温度高，低于220摄氏度就会凝固等特点，难于测量熔盐在不同温度下的换热特性。因此，提供一种能够对熔盐的换热特性系 数进行精确计算的测试平台，成为目前亟待解决的问题。

实用新型内容

鉴于上述问题，本申请记载了一种熔盐换热特性测试平台，所述测试平台包括：

高温熔盐罐，用以存储高温液体熔盐；

低温熔盐罐，用以存储低温液体熔盐；

第一熔盐管道，分别与所述高温熔盐罐以及所述低温熔盐罐相连，用以将所述高温熔盐罐中的熔盐传送至所述低温熔盐罐中；

套管换热器，设置在所述第一熔盐管道上，用以获取熔盐的热量；

导热油换热装置，套设在所述套管换热器上，用以利用导热油测量熔盐的对流换热系数；

水换热装置，套设在所述第一熔盐管道上，用以利用水蒸气测量熔盐的对流换热系统；

第二熔盐管道，分别与所述高温熔盐罐以及所述低温熔盐罐相连，用以将低温熔盐罐中的熔盐传送回所述高温熔盐罐中。

较佳的，所述导热油换热装置包括：

导热油管道，所述导热油管道呈一回路管道并穿过所述套管换热器；

导热油槽，设置在所述导热油管道上，用以容置所述导热油；

导热油循环泵，设置在所述导热油管道上，用以引导所述导热油槽中的所述导热油在所述导热油管道中循环运行。

较佳的，所述导热油槽中设置有导热油槽电加热器，所述导热油管道在进入和伸出所述套管换热器处均设置有温度计。

较佳的，所述水换热装置包括：

水换热管道，分别与所述第一熔盐管道以及所述低温熔盐罐相连通；

过热器，设置在所述水换热管道中间，用以对水换热管道中的水蒸气进行加热；

蒸汽发生器，设置在所述水换热管道中间，并通过所述水换热管道与所述过热器相连；

水槽，通过所述水换热管道与所述蒸汽发生器相连，用以向所述蒸汽发生器运送水；

其中，所述水槽中设置有水槽电加热器。

较佳的，所述过热器和所述蒸汽发生器中分别设置有过热器电伴热和蒸汽发生器电伴热。

较佳的，所述过热器和所述蒸汽发生器之间以及所述蒸汽发生器处均设置有温度计；所述过热器和所述蒸汽发生器之间设置有流量计，所述流量计用以测量水蒸气的流量。

较佳的，所述水槽与一氮气源相连，所述氮气将所述水槽中的水压入所述蒸汽发生器中。

较佳的，所述第一熔盐管道上设置有非接触的流量计，所述流量计用以测量熔盐的流量。

较佳的，所述高温熔盐罐和所述低温熔盐罐的阀门处均设置有电 伴热。

较佳的，所述第一熔盐管道上设置有管道电伴热。

上述技术方案具有如下优点或有益效果：本实用新型提供的熔盐换热特性的测试平台，使用导热油和水蒸气两种测试方式，使得对熔盐的换热特性系数的测试更加精准。同时，采用多种手段进行预热，防止平台启动时熔盐发生凝固现象。平台的管道电伴热与阀门电伴热相互独立，能避免因管道与阀门的质量不同，导致一条电伴热会使阀门处与管道处温度相差过大的问题，提升系统的可靠性。此外，在平台停止时使用高温压缩空气从系统最高点吹扫的方法，避免平台停机时熔盐发生的凝固现象。该平台还使用了非接触的流量计，避免熔盐残留其中，防止流量计损坏。

附图说明

参考所附附图，以更加充分的描述本实用新型的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本实用新型范围的限制。

图1为本实用新型一种熔盐换热特性测试平台的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型一种熔盐换热特性测试平台进行详细说明。

如图1所示，一种熔盐换热特性测试平台，包括：

高温熔盐罐1，用以存储高温液体熔盐；

低温熔盐罐2，用以存储低温熔盐；

第一熔盐管道3，分别与所述高温熔盐罐1和所述低温熔盐罐2相连，用以将高温熔盐罐1中的高温液体熔盐传送至所述低温熔盐罐2中；

导热油换热装置，设置在所述第一熔盐管道3上，用以测量熔盐的管内对流换热系数；

水换热装置，设置在所述第一熔盐管道3上，用以测量熔盐的管内对流换热系数；

第二熔盐管道4，分别与所述高温熔盐罐1和所述低温熔盐罐2相连，用以将低温熔盐罐2中的熔盐传送回所述高温熔盐罐1中。

在本实施例中，熔盐换热特性测试平台采用了两种测量对流换热系数的装置即导热油换热装置和水换热装置。在高温熔盐罐1和低温熔盐罐2之间设置有两个传输管道，即第一熔盐管道3和第二熔盐管道4。导热油换热装置和水换热装置设置在第一熔盐管道3上，用以当高温熔盐罐1中的熔盐传递至低温熔盐罐2中时，测量熔盐的对流换热系数。

具体来说，所述第一熔盐管道3上设置有套管换热器5，所述导热油换热装置包括：

导热油管道11，成一回路管道并穿过所述套管换热器5；

导热油槽12，设置在所述导热油管道11上，用以容置导热油；其中，所述导热油槽12中设置有导热油槽电加热器14；

导热油循环泵13，设置在所述导热油管道11上，用以引导所述 导热油槽12中的导热油在所述导热油管道11中循环运行。

工作时，平台中的熔盐与导热油换热装置用于测量熔盐的管内对流换热系数，利用低温的导热油冷却高温的熔盐，测量导热油、熔盐进出口温差以及流量，可知换热器的换热量，由此可以得到套管换热器5总换热系数。通过改变熔盐流量，保持导热油状态不变，得到此状态下的总换热系数，多次实验分离出熔盐侧的对流换热系数。

所述水换热装置包括：

水换热管道21，与所述第一熔盐管道3所述低温熔盐罐2相连通；

过热器22，设置在所述水换热管道21中间，

蒸汽发生器23，设置在所述水换热管道21中间，并通过所述水换热管道21与所述过热器22相连；

水槽24，通过所述水换热管道21与所述蒸汽发生器23相连，用以向所述蒸汽发生器23运输水。

平台中熔盐与水换热装置既可以测量熔盐的管内对流换热系数，也可以测量熔盐走壳程的对流换热系数。通过测量熔盐蒸汽发生器23前后的温差以及水蒸气的温度和流量，可以得到设备的总换热系数。由于水侧和管壁的换热系数可以直接计算得到，由此可得出熔盐侧的换热系数，此处得到的可和导热油换热装置的相互印证。通过测量熔盐蒸汽过热器22前后的温差流量，可得此设备的总换热系数，管内水蒸气的换热系数可以计算得到，由此可得出熔盐壳侧的换热系数。

值得指出的是，在所述过热器22和所述蒸汽发生器23中间均设置有电伴热，分别为过热器电伴热41和蒸汽发生器电伴热42，所述水槽24还连接有水源装置01，水源装置01向水槽24中供水。同时，水槽24还连接有氮气源装置02，氮气源装置02向水槽24输送氮气形成一压强，从而使得水槽24将水传递至蒸汽发生器23中。所述高温熔盐罐1和所述低温熔盐罐2中均设置有熔盐泵31以及高低温罐电加热器32，分别用以将熔盐在这两个罐中进行传送以及对熔盐的加热。

在本实施例中，所述第一熔盐管道3上还设置有管道电伴热03，用以对第一熔盐管道3进行预热；所述第二熔盐管道3上设置有管道电伴热03，用以对第二熔盐管道4进行预热。所述第一管道上还设置有流量计04，所述流量计04用以对高温熔盐罐1输出的熔盐的流量进行测量。同时，所述流量计04采用非接触式的超声波流量计04，不与熔盐直接接触，不会产生熔盐滞留。导热油槽12中采用高温导热油，导热油的最高使用温度达到350℃，可以预先运行导热油装置使套管换热器5温度到达熔盐熔点之上。导热油管道11和水换热管道21在套管换热器5的两侧均分别设置有温度计05，蒸汽发生器23和过热器22处也设置有温度计05。

在运行套管换热器5回路前，打开第一熔盐管道3上的管道电伴热03，管道电伴热03和的阀门电伴热相互独立，使管道和阀门温度达到熔点之上。打开导热油循环泵13，打开导热油槽12的导热油槽电加热器14，使导热油的温度升高至250℃，预热套管换热器5至熔 盐熔点之上，然后打开高温熔盐罐1和低温熔盐罐2的熔盐泵31，打开高温熔盐罐1和低温熔盐罐2的电加热，使系统熔盐缓慢升高至测试温度。其中，阀门指的是高温熔盐罐1和低温熔盐罐2的阀门(图中未标出)，阀门电伴热是指位于所述阀门处的电伴热(图中未标出)。

在运行水换热装置之前，打开第一熔盐管道3和阀门上的电伴热，管道电伴热03和阀门的电伴热相互独立，使管道和阀门温度达到熔点之上。打开蒸汽发生器23，过热器22外壳上的电加热器，预热蒸汽发生器23和过热器22，打开水槽24中水槽电加热器25，加热水至230℃，使用氮气将水压入蒸汽发生器23中，然后打开高温熔盐罐1和低温熔盐罐2的熔盐泵31，打开高温熔盐罐1和低温熔盐罐2的高低温罐电加热器32，使系统熔盐缓慢升高至测试温度，关闭蒸汽发生器23、过热器22的过热器电伴热41。

在系统停止时，打开系统管道最高点阀门，打开此阀门的电伴热，吹入高温压缩空气，当有气体从高低温熔盐罐2的顶部排气阀出来时表示管路及设备通畅。

具体来说，当使用导热油换热装置测试熔盐的换热特性时，打开熔盐管道和阀门上的电伴热，管道和阀门的电伴热相互独立，使管道和阀门温度达到熔点之上。同时打开导热油循环泵13，打开导热油槽12的导热油槽电加热器14，使导热油的温度升高至250℃，预热套管换热器5至熔盐熔点之上。然后再打开高温熔盐罐1和低温熔盐罐2的熔盐泵31，同时打开高温熔盐罐1和低温熔盐罐2的高低温罐电加热器32，使系统熔盐升高至测试温度。打开温度计05和流量 计04，记录熔盐导热油的进出口温差和流量，利用温差与流量及比热相乘可知套管换热器5的换热量，由此可以得到套管换热器5总换热系数。通过改变熔盐流量，保持导热油状态不变，得到不同状态下的总换热系数，多次实验可分离出熔盐侧的对流换热系数。

当使用熔盐与水换热装置测量熔盐换热特性时，打开熔盐管道的管道和阀门上的电伴热，即管道电伴热03和阀门电伴热，管道电伴热03和阀门电伴热相互独立，使管道和阀门温度达到熔点之上，打开蒸汽发生器23以及过热器22外壳的过热器电伴热41，预热蒸汽发生器23和过热器22，打开水槽24中水槽电加热器25，加热水至230℃，使用氮气将水压入蒸汽发生器23中。然后打开高温熔盐罐1和低温熔盐罐2的熔盐泵31，打开高温熔盐罐1和低温熔盐罐2的高低温罐电加热器32，使系统熔盐缓慢升高至测试温度，关闭蒸汽发生器23、过热器22的过热器电伴热41。打开温度计05和流量计04，通过测量熔盐蒸汽发生器23前后的温差流量以及水蒸气的温度和流量(蒸汽发生器23和过热器22之间设置有温度计05和流量计04，分别用以测量水蒸气的温度和流量)，可以得到设备的总换热系数，由于水侧和管壁的换热系数可以直接计算得到，由此可得出熔盐侧的换热系数。通过测量熔盐蒸汽过热器22前后的温差流量，可得此设备的总换热系数，管内水蒸气的换热系数可以计算得到，由此可得出熔盐在第一熔盐管道3中的的换热系数。

无论采用哪个装置，在系统停止时，打开系统管道最高点阀门，打开此阀门的阀门电伴热，维持阀门电伴热在400℃，吹入压缩空气， 当有气体从高低温熔盐罐2的顶部排气阀出来时表示管路及设备通畅。

本实施例提供的熔盐换热特性的测试平台，使用导热油和水蒸气两种测试方式，使得对熔盐的换热特性系数的测试更加精准。同时，采用多种手段进行预热，防止平台启动时熔盐发生凝固现象。平台的管道电伴热03与阀门电伴热相互独立，能避免因管道与阀门的质量不同，导致一条电伴热会使阀门处与管道处温度相差过大的问题，提升系统的可靠性。此外，在平台停止时使用高温压缩空气从系统最高点吹扫的方法，避免平台停机时熔盐发生的凝固现象。该平台还使用了非接触的流量计04，避免熔盐残留其中，防止流量计04损坏。

对于本领域的技术人员而言，阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本实用新型的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本实用新型的意图和范围内。

Claims (10)

1.一种熔盐换热特性测试平台，其特征在于，所述测试平台包括：

高温熔盐罐，用以存储高温液体熔盐；

低温熔盐罐，用以存储低温液体熔盐；

第一熔盐管道，分别与所述高温熔盐罐以及所述低温熔盐罐相连，用以将所述高温熔盐罐中的熔盐传送至所述低温熔盐罐中；

套管换热器，设置在所述第一熔盐管道上，用以获取熔盐的热量；

导热油换热装置，套设在所述套管换热器上，用以利用导热油测量熔盐的对流换热系数；

水换热装置，套设在所述第一熔盐管道上，用以利用水蒸气测量熔盐的对流换热系统；

第二熔盐管道，分别与所述高温熔盐罐以及所述低温熔盐罐相连，用以将低温熔盐罐中的熔盐传送回所述高温熔盐罐中。

2.根据权利要求1所述的熔盐换热特性测试平台，其特征在于，所述导热油换热装置包括：

导热油管道，所述导热油管道呈一回路管道并穿过所述套管换热器；

导热油槽，设置在所述导热油管道上，用以容置所述导热油；

导热油循环泵，设置在所述导热油管道上，用以引导所述导热油槽中的所述导热油在所述导热油管道中循环运行。

3.根据权利要求2所述的熔盐换热特性测试平台，其特征在于，所述导热油槽中设置有导热油槽电加热器，所述导热油管道在进入和 伸出所述套管换热器处均设置有温度计。

4.根据权利要求1所述的熔盐换热特性测试平台，其特征在于，所述水换热装置包括：

水换热管道，分别与所述第一熔盐管道以及所述低温熔盐罐相连通；

过热器，设置在所述水换热管道中间，用以对水换热管道中的水蒸汽进行加热；

蒸汽发生器，设置在所述水换热管道中间，并通过所述水换热管道与所述过热器相连；

水槽，通过所述水换热管道与所述蒸汽发生器相连，用以向所述蒸汽发生器运送水；

其中，所述水槽中设置有水槽电加热器。

5.根据权利要求4所述的熔盐换热特性测试平台，其特征在于，所述过热器和所述蒸汽发生器中分别设置有过热器电伴热和蒸汽发生器电伴热。

6.根据权利要求4所述的熔盐换热特性测试平台，其特征在于，所述过热器和所述蒸汽发生器之间以及所述蒸汽发生器处均设置有温度计；所述过热器和所述蒸汽发生器之间设置有流量计，所述流量计用以测量水蒸气的流量。

7.根据权利要求5或6所述的熔盐换热特性测试平台，其特征在于，所述水槽与一氮气源相连，所述氮气将所述水槽中的水压入所述蒸汽发生器中。

8.根据权利要求2或4所述的熔盐换热特性测试平台，其特征在于，所述第一熔盐管道上设置有非接触的流量计，所述流量计用以测量熔盐的流量。

9.根据权利要求8所述的熔盐换热特性测试平台，其特征在于，所述高温熔盐罐和所述低温熔盐罐的阀门处均设置有电伴热。

10.根据权利要求9所述的熔盐换热特性测试平台，其特征在于，所述第一熔盐管道上设置有管道电伴热。