CN207850147U - 一种环缝流道型熔盐加热器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种环缝流道型熔盐加热器，其包括由内至外同轴设置的一加热部、一内套管和一外套管，所述加热部密封设于所述内套管内，所述内套管和所述外套管围合形成一供熔盐流通的环缝流道，所述内套管的外壁上均匀环设有换热肋片。该环缝流道型熔盐加热器提高了换热效率，减小了加热器壁面温度与熔盐温度的温差，有效提高了加热器的使用寿命，且易于维护。
Description
技术领域
本实用新型属于电加热设备技术领域，具体为一种环缝流道型熔盐加热器。
背景技术
随着全球新能源产业的快速发展，风力发电与太阳能等随机性和间歇性很强的发电方式对电网的正常运行管理提出了相当高的挑战。利用熔盐作为传热介质的储能技术，将新能源或者低谷电发出的热能利用熔盐的内能转换来存储或发出能量，使新能源发电系统具备储能和夜间发电能力，满足电网调峰需要，具有很强的经济优势。
熔盐日益广泛的使用对熔盐加热器提出的挑战如下：1、可以实现高温，600℃以上；2、高耐腐蚀性。储能的发电效率与熔盐温度是正相关的，但是加热器使用温度受限于结构材料许用温度。如何减小加热器壁面温度与熔盐温度的温差成为加热器设计的关键环节。熔盐的实验研究对加热器提出了新的要求，实验条件多为流量小、温度高。如果采用常规的加热形式，熔盐介质在加热器中为层流，换热较差，加热器壁面温度将超过现有结构材料的许用温度，严重影响加热器的使用寿命，且不易维护。
实用新型内容
为了克服上述现有技术存在的熔盐加热器换热效率低、加热器壁面温度与熔盐温度的温差大、使用寿命短、不易维护的问题，本实用新型提供了一种环缝流道型熔盐加热器，提高了换热效率，减小了加热器壁面温度与熔盐温度的温差，有效提高了加热器的使用寿命，且易于维护。
为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
本实用新型提供了一种环缝流道型熔盐加热器，包括由内至外同轴设置的一加热部、一内套管和一外套管，所述加热部密封设于所述内套管内，所述内套管和所述外套管围合形成一供熔盐流通的环缝流道，所述内套管的外壁上均匀环设有换热肋片。
本实用新型中，所述换热肋片可为本领域常规肋片，较佳地为螺旋肋片。
较佳地，所述外套管与所述内套管的底部通过一定位隔条连接，用于保证同轴度，避免出现热点。
较佳地，所述内套管的上顶面和下底面分别设有一上封板和一下封板。
较佳地，所述加热部包括一发热体和一接线柱，所述发热体设于所述内套管的中心处，所述接线柱与所述发热体的顶端连接，并从所述上封板贯穿引出，与加热设备连接。
进一步较佳地，所述上封板与所述发热体的上端之间还设有一段上绝热层，所述下封板与所述发热体的底端之间还设有一段下绝热层。
较佳地，所述外套管的下端、上端分别设有一熔盐入口和一熔盐出口。更佳地，所述熔盐入口和所述熔盐出口分别穿设所述外套管的壁面，并与所述环缝流道相连通。本实用新型中，所述环缝流道型熔盐加热器在工作时，熔盐从熔盐入口进入，在环缝流道内经过加热部加热，从熔盐出口排出。
本实用新型中，所述外套管和所述内套管的管壁材料一般采用本领域常规的耐腐蚀性合金材料，例如304不锈钢、316不锈钢、哈氏合金等。
本实用新型的积极进步效果在于：
本实用新型提供的环缝流道型熔盐加热器，可以根据实际需求，选定合适尺寸的内套管、外套管，围合成合适宽度的环缝流道，使环缝流道内的熔盐流体处于所需流动状态，同时通过在内套管外壁加装肋片，有效增加了换热面积，提高了换热效率，减小了加热器壁面温度与熔盐温度的温差，有效提高了加热器的使用寿命。另外，加热元件与熔盐介质隔绝，可以方便的从内套管上端取出，易于进行维护和更换。
附图说明
图1为实施例1中所述的环缝流道型熔盐加热器示意图；
图2为实施例1所述的环缝流道型熔盐加热器俯视示意图；
上述附图中，1、熔盐入口，2、外套管，3、内套管，31、下绝热层，32、上绝热层，33、接线柱，34、发热体，35、上封板，36、下封板，37、定位隔条，4、熔盐出口，5、换热肋片。
具体实施方式
下面举个较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本实用新型。
实施例1
如图1和2所示的环缝流道型熔盐加热器，包括外套管2和内套管3，外套管2与内套管3焊接密封，围合形成环缝流道，并通过定位隔条37保证同轴度，避免出现热点；内套管3的外壁上通过点焊方式设有螺旋肋片5；内套管3的上顶面和下底面分别设有上封板35和下封板36，内套管3的内部中心处设有发热体34，接线柱33与发热体34的顶端连接，并从上封板35贯穿引出，与加热设备连接；上封板35与发热体34的上端之间还设有上绝热层32，下封板36与发热体34的底端之间还设有下绝热层31。
该环缝流道型熔盐加热器功率为30Kw，外套管2和内套管3的管壁材料为哈氏合金，直径分别为0.03m和0.02m，发热体34的发热段长度为1m，环缝流道的宽度为0.005m，螺旋肋片5的宽度为2mm，高度为3mm，螺距为12.5mm，圈数为80。使用该熔盐加热器加热熔盐LiF-NaF-KF(46.5-11.5-42mol％，c＝1880J/(Kg·K)、ρ＝2035kg/m3、μ＝0.003557Pa·s、λ＝0.812W/(m·K)，熔盐流量为0.35Kg/s，熔盐从熔盐入口1进入，在环缝流道内经过发热体34加热，从熔盐出口4排出。
根据公式I、II、III和IV计算得出，对流换热系数为3661W/m2/k，加热器壁面温度与熔盐温度的温差74℃。
具体计算过程如下：
首先确定熔盐介质雷诺数Re及普朗特数Pr：
Re＝ρvd/μ I
Pr＝cμ/λ II
其中c、ρ、μ与λ分别为熔盐流体的热容、密度、黏性系数与导热系数，v、d为流速与特征长度。
然后根据对流换热准则数方程确定努塞尔数Nu及对流换热系数h：
Nu＝F(Re,Pr)＝hd/λ III
最后求出加热器壁面温度与熔盐介质温度的温差ΔT：
ΔT＝Q/hA IV
其中Q与A分别为加热器功率与加热器换热面积。
对比例1
内套管3外壁不设置螺旋肋片，其他条件同实施例1。根据公式I、II、III和IV计算得出，对流换热系数为2273W/m2/k，加热器壁面温度与熔盐温度的温差209℃。
对比例2
采用单加热通道熔盐加热器，其管道直径为0.03m，管壁材料为哈氏合金，加热与实施例1相同的熔盐，熔盐流量为0.35Kg/s。根据公式I、II、III和IV计算得出，对流换热系数为1140W/m2/k，加热器壁面温度与熔盐温度的温差418℃。
虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种环缝流道型熔盐加热器，其特征在于，其包括由内至外同轴设置的一加热部、一内套管和一外套管，所述加热部密封设于所述内套管内，所述内套管和所述外套管围合形成一供熔盐流通的环缝流道，所述内套管的外壁上均匀环设有换热肋片。
2.如权利要求1所述的环缝流道型熔盐加热器，其特征在于，所述换热肋片为螺旋肋片。
3.如权利要求1所述的环缝流道型熔盐加热器，其特征在于，所述外套管与所述内套管的底部通过一定位隔条连接。
4.如权利要求1所述的环缝流道型熔盐加热器，其特征在于，所述内套管的上顶面和下底面分别设有一上封板和一下封板。
5.如权利要求4所述的环缝流道型熔盐加热器，其特征在于，所述加热部包括一发热体和一接线柱，所述发热体设于所述内套管的中心处，所述接线柱与所述发热体的顶端连接，并从所述上封板贯穿引出，与加热设备连接。
6.如权利要求5所述的环缝流道型熔盐加热器，其特征在于，所述上封板与所述发热体的上端之间还设有一段上绝热层，所述下封板与所述发热体的底端之间还设有一段下绝热层。
7.如权利要求1所述的环缝流道型熔盐加热器，其特征在于，所述外套管的下端、上端分别设有一熔盐入口和一熔盐出口。
8.如权利要求7所述的环缝流道型熔盐加热器，其特征在于，所述熔盐入口和所述熔盐出口分别穿设所述外套管的壁面，并与所述环缝流道相连通。
9.如权利要求1-8任一项所述的环缝流道型熔盐加热器，其特征在于，所述外套管和所述内套管的管壁材料为耐腐蚀性合金材料。
10.如权利要求9所述的环缝流道型熔盐加热器，其特征在于，所述耐腐蚀性合金材料选自304不锈钢、316不锈钢和哈氏合金中任一种。
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| CN201820105092.3U CN207850147U (zh) | 2018-01-22 | 2018-01-22 | 一种环缝流道型熔盐加热器 |
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Cited By (1)
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| CN108151567A (zh) * | 2018-01-22 | 2018-06-12 | 中国科学院上海应用物理研究所 | 一种环缝流道型熔盐加热器 |
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