[實用新型]一種套管式高溫熔鹽熱交換裝置

有效

• 申請號: 201320159554.7
• 申請日: 2013-04-02
• 公開（公告）號: CN203177515U
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發明（設計）人: 章文揚
• 申請（專利權）人: 淮南中科儲能科技有限公司
• 主分類號: F24J2/46
• 分類號: F24J2/46;F28D20/00
• 代理公司: 安徽信拓律師事務所 34117
• 代理人: 蘇看

技術領域：

本實用新型涉及太陽能熱發電中熔鹽與水熱交換技術領域，尤其涉及一種套管式高溫熔鹽熱交換裝置。

背景技術：

太陽能熱發電中熔鹽儲熱系統是目前技術成本最低、應用前景最廣泛的儲能系統。熔鹽儲熱是一個系統，主要包括：1、加熱系統（太陽能，天然氣，煤，電等）；?2、儲存罐?；3、熱應用裝置（熱交換過程）通過這個系統可以將熱源穩定的輸出到用戶端，不論是通過蒸汽發生器出蒸汽來推動汽輪機發電，還是直接進行工業應用，都是別的系統所不可以取代的。使用熔鹽做工作介質有其獨特性。首先，通常太陽能熱發電電廠使用的熔鹽使用溫度區間為260攝氏度到大約570攝氏度，因為當溫度降低到238攝氏度的時候熔鹽開始結晶，而當溫度升高到600以上時，熔鹽會分解。盡管如此，熔鹽的工作區間也有接近300攝氏度，而且在這個區間內熔鹽始終保持液體狀態，所以做成的管道系統氣體壓力十分小，這就使得其在工業應用上有很大的優勢。其次，熔鹽的熱容約為水的0.8倍，所以在工作區間內熔鹽可以在低壓狀態下儲存大約三倍于水的熱量。在熱應用過程中，就需要讓熔鹽和熱應用裝置使用的介質進行熱交換，比如導熱油和水。熔鹽和水換熱對水的溫度和壓力的要求比較高，很容易在換熱過程中使熔鹽遇冷凝固，并且在換熱表面容易發生結晶，甚至會使蒸汽發生裝置堵塞。

熔鹽和水換熱的實驗目標是計算測量換熱系數,過程中容易遇到的問題是熔鹽在低于230度的時候會凝固,而水在高于100度的時候會產生蒸汽,使管道壓力過高,影響測量。

實用新型內容：

本實用新型的目的在于提供一種套管式高溫熔鹽熱交換裝置，以解決上述技術問題。該熱交換裝置為套管式，熔鹽走熔鹽內管2，水走水路外管1，這樣可以最直觀的測量各種參數。

一種套管式高溫熔鹽熱交換裝置，其特征在于：包括連通的熔鹽內管和熔鹽彎管，所述熔鹽內管外側套有水路外管，兩段水路外管之間通過水路直管連接，所述水路外管上還設置有水路端口，既可以作為入水口，也可以作為出水口。

所述熔鹽內管與水路外管嵌套焊接在一起。

所述熔鹽彎管上加綁電阻絲，熱交換裝置全管段加保溫層，便于每次實驗前預熱。

本實用新型提供的套管式高溫熔鹽熱交換裝置，在保證熔鹽內管內的熔鹽不會凝結，水路外管的水不會汽化的同時，熔鹽和水都是湍流狀態，保證了較好的熱交換系數。本實用新型結構設計合理，實驗操作方便，用于熔鹽和水熱交換的基礎實驗研究，可以測量熔鹽與水的熱交換系數。

附圖說明：

圖1本實用新型的結構示意圖。

其中，1、水路外管；2、熔鹽內管；3、熔鹽彎管；4、水路直管；5、水路端口。

具體實施方式：

為了使本實用新型實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體圖示及具體實施例，進一步闡述本實用新型，但不是用來限制本實用新型的保護范圍。

如圖1所示，一種套管式高溫熔鹽熱交換裝置，包括連通的熔鹽內管2和熔鹽彎管3，熔鹽內管2外側套有水路外管1，兩段水路外管1之間通過水路直管4連接，水路外管1上還設置有水路端口5，既可以作為入水口，也可以作為出水口。

設計溫度（按穩態考慮）：熔鹽550℃—380℃，平均溫度465℃；水20℃—50℃，平均溫度35℃。經過模擬計算，設計選擇管道：選擇熔鹽內管2內徑8mm，壁厚11mm；水路外管1內徑38mm，壁厚6.5mm；熔鹽管程的水力直徑8mm，質量流量0.239kg/s，流速2.65m/s，雷諾數27000，普朗特數4.04，努謝爾數138.08，換熱管（熔鹽內管在水路外管內的一段）內側對流換熱系數9165.0W/m2℃。水路管程的水力直徑8mm，質量流量0.494kg/s，流速1.16m/s，雷諾數12031，普朗特數5.2，努謝爾數113.14，換熱管外側對流換熱系數8768.4?W/m²℃。預熱器的對數平均溫差為426.2℃，平均換熱功率61.9kW，以換熱管內側為基準的總傳熱系數2183.3?W/m²℃，換熱管內側面積0.067m²，管長2.65m。

考慮到550度時的不銹鋼的熱漲冷縮，將水路外管1長度取2.7m，并分成三段，每段長0.9m，通過水路直管4連接，實驗中水從兩個水路端口5進出，其中一個為進水口，另一個為出水口。實際換熱面積為0.068?m²。平均換熱功率62.9kW，以換熱管內側為基準的總傳熱系數2183.3?W/m²℃。