[發明專利]一種微小通道內高溫熔鹽換熱特性的測量裝置及測量方法

有效

• 申請號: 201810609537.6
• 申請日: 2018-06-13
• 公開（公告）號: CN108956690B
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發明（設計）人: 顏建國;李逢超;郭鵬程;鄭小波;孫帥輝;盧金玲;羅興锜
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: G01N25/20
• 分類號: G01N25/20
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 常娥

本發明公開了一種微小通道內高溫熔鹽換熱特性的測量裝置，包括高溫熔鹽加熱管段、水循環管段、測試及產物收集管段和數據采集及顯示模塊；通過高壓氮氣推擠高溫熔鹽，在微小通道內建立流動換熱系統；通過減壓閥和調節閥來調節工質的流量；通過可控硅調壓器調節加熱功率，保證系統運行溫度；利用鹽水換熱器的熱平衡原理來測量熔鹽流量，同時通過電子天平實時記錄熔鹽重量來計算熔鹽流量。本發明可以很好地測量熔鹽的換熱特性，與現有裝置相比，具有成本低、易操作、運行可靠等諸多優點。本發明完善了高溫熔鹽換熱的測量方法，填補了當前微小通道內熔鹽換熱特性測量的技術缺陷。

技術領域

本發明屬于微小通道內熔鹽傳熱特性測試裝置技術領域，具體涉及一種微小通道內高溫熔鹽換熱特性的測量裝置，還涉及一種微小通道內高溫熔鹽換熱特性的測量方法。

背景技術

熔鹽憑借其傳熱溫度高，飽和蒸氣壓低、粘性小、比熱大等多項顯著優勢，已作為傳熱、儲熱工質被廣泛應用于核電站、太陽能光熱發電等能源領域，有著廣闊的發展前景。其換熱性能的優良決定著其所在系統的經濟性、穩定性和可靠性，對工業生產和國民生活有著巨大影響。因此，對熔鹽傳熱特性的研究十分必要。

由于熔鹽凝固溫度高、運行溫度高，并且具有腐蝕性的特點，在對熔鹽傳熱特性的測量過程中產生了諸多技術問題。在試驗研究中，必須對試驗回路進行保溫、預熱、伴熱、防高溫分解和防腐蝕等操作。為克服這些問題，研究者們搭建的熔鹽測試平臺均系統龐大，流程繁冗。這些試驗平臺不僅成本造價非常高，而且運行可靠性低。因此，提供一個系統簡單，運行可靠，能準確測量熔鹽換熱特性的試驗平臺，成為目前亟待解決的問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種微小通道內高溫熔鹽換熱特性的測量裝置，解決了現有技術中存在的熔鹽測試平臺系統龐大、成本高、運行可靠性低的問題。

本發明的另目的是提供一種微小通道內高溫熔鹽換熱特性的測量方法。

本發明所采用的一個技術方案是，一種微小通道內高溫熔鹽換熱特性的測量裝置，包括通過管道依次相連的高溫熔鹽加熱管段、水循環管段和測試及產物收集管段，高溫熔鹽加熱管段、水循環管段和測試及產物收集管段上的管道外部均包裹保溫棉，高溫熔鹽加熱管段、水循環管段和測試及產物收集管段通過導線連接數據采集及顯示模塊。

本發明的特點還在于：

高溫熔鹽加熱管段包括氮氣罐，氮氣罐依次通過管道連接熔鹽罐和鹽水換熱器，氮氣罐和熔鹽罐之間的管道上依次設置有減壓閥和開關閥，熔鹽罐和鹽水換熱器之間設置有耐高溫調節閥，耐高溫調節閥兩端的管道上均設置有極板a，極板a之間設置有直流電源a，熔鹽罐側壁上設置有溫度傳感器，鹽水換熱器兩端均設置有第四溫度傳感器，第一溫度傳感器和第四溫度傳感器通過導線連接所述數據采集及顯示模塊，鹽水換熱器分別通過管道連接水循環管段及測試及產物收集管段。

水循環管段包括依次通過管道連接的冷水機組、水箱、過濾器、高壓恒流泵、流量計和高壓水預熱裝置，冷水機組和水箱之間設置有背壓閥，冷水機組和高壓水預熱管段均通過管道連接鹽水換熱器，冷水機組和鹽水換熱器之間及高壓水預熱裝置和鹽水換熱器之間均設置有第二溫度傳感器，第二溫度傳感器通過導線連接所述數據采集及顯示模塊。

高壓水預熱管段兩端相對設置有兩個極板b，兩個極板b之間設置有變壓器，變壓器分別通過導線連接調壓器和交流電源，兩個極板b之間依次設置有若干個熱電偶，一個極板位于高壓水預熱管段和鹽水換熱器之間，一個極板b與鹽水換熱器之間設置有一個第三溫度傳感器，另一個極板b位于高壓水預熱管段和流量計之間，另一個極板b與流量計之間設置有第三溫度傳感器，第三溫度傳感器通過導線連接數據采集及顯示模塊。

數據采集及顯示模塊包括數據處理顯示裝置，數據處理顯示裝置與第一溫度傳感器、第二溫度傳感器、第三溫度傳感器和第四溫度傳感器通過導線連接，處理顯示裝置還通過導線連接測試及產物收集管段。