熔盐空气换热性能测试装置

1.本发明属于熔盐换热性能测试技术领域，具体涉及一种熔盐空气换热性能测试装置。


背景技术：

2.目前，熔盐因具有热稳定性好、蒸汽压力低、热容量大、对物质溶解能力强以及粘度低等特点，已成为国际上主流的高温蓄热材料之一，被广泛应用于冶金、化学工程、核电以及太阳能等多个领域。但熔盐由硝酸盐等多种物质混合而成，传热系数等参数并不固定，因此在对熔盐应用前，往往需要首先获取熔盐的传热系数等热物性参数。
3.但是，与常规高温蓄热材料相比，熔盐凝固温度高且具有一定的腐蚀性，熔盐换热性能实验进行时，管路易出现堵塞事故，在一定程度上很难保证熔盐换热性能实验安全稳定的进行。目前，换热性能实验的实验台普遍为空气
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水等换热系数较低的小型试验台，受换热器类型、工艺材料选型等因素限制，只可完成一些温度较低的换热实验，难以针对高温熔盐进行换热性能测试。又因换热介质初始温度、流速、流量等因素干扰，所测得实验数据往往存在一定误差。


技术实现要素：

4.为解决现有技术中存在的以上不足，本发明旨在提供一种熔盐空气换热性能测试装置，以达到通过采集换热器工作面两侧空气温度、流量和压力等实际工况参数即可逆公式推导出熔盐的传热系数等热物性参数的目的。
5.为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：一种熔盐空气换热性能测试装置，包括高温熔盐循环回路、设于高温熔盐循环回路上的冷却机构以及设于冷却机构内部的检测机构；所述高温熔盐循环回路包括底端设有加热棒的熔盐储罐、以及用于连通熔盐储罐和冷却机构的上料管和下料管；其中，上料管通过熔盐泵与熔盐储罐相连通；所述冷却机构包括固设于熔盐储罐上方的换热器、固设于换热器工作面两侧的风道以及与风道相连通的风泵；其中，换热器通过上料管和下料管与熔盐储罐之间形成循环回路；所述检测机构设于冷却机构的风道内。
6.作为本发明的限定，检测机构包括设于换热器工作面两侧的温度传感器、设于风道中间位置处的压力传感器以及设于风道进风口和出风口位置处的流量传感器；并且温度传感器、压力传感器和流量传感器均与计算机数据连接。
7.作为本发明的进一步限定，每个温度传感器均通过十字滑轨固设于换热器工作面的一侧，所述十字滑轨与换热器工作面平行设置。
8.作为本发明的进一步限定，压力传感器通过电动滑轨固设于风道中间位置处，且压力传感器于风道四个内侧壁上均各设有一个；所述电动滑轨沿风道的长度方向设置。
9.作为本发明的再进一步限定，换热器为通过换热器支架固定安装于熔盐储罐上方
的的翅片式换热器，并且翅片式换热器的工作面两端均布置有一个风道。
10.作为本发明的更进一步限定，换热器支架上用于安装翅片式换热器的螺栓通孔，与翅片式换热器上用于安装风道的螺栓通孔一一对应。
11.作为本发明的另一种限定，高温熔盐循环回路中，上料管和下料管均为竖管或有斜度的弯管。
12.作为本发明的进一步限定，熔盐储罐为方形立体式储罐，并且熔盐储罐底部贯穿设有至少一个加热棒。
13.作为本发明的再进一步限定，熔盐储罐的上端开设有用于测温和测液位的备用口。
14.由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，所取得的有益效果是：（1）本发明直接以熔盐为热介质、空气为冷介质进行相应的换热实验，通过检测风道内空气的压力、流量以及换热器工作面两侧的空气温度，计算机对相应数据进行对比分析后，即可获取熔盐的换热工况，进而能够利用公式逆推导出熔盐的传热系数等热物性参数，测定工艺简单，且对测定装置的精度要求较低。相较现有技术中用于熔盐换热性能测试的实验台，本装置结构更简单、成本更低廉，且所受干扰因素和限制条件更少，测得的实验数据更加准确。
15.（2）本发明中的温度传感器通过十字滑轨固设于换热器工作面的一侧，压力传感器则通过电动滑轨固设于风道中间位置处，通过设置可移动式的滑轨，便于对各传感器的测量位置进行调节，能够令传感器更加全面的对实验过程中空气的温度和压力进行测量，进一步保证了检测结果的准确性。
16.（3）本发明中的换热器采用翅片式换热器，结构紧凑、换热面积大、空气通过阻力小且传热性能良好稳定，能够快速完成对熔盐的换热工作，减少了实验过程时间，提高了实验效率且降低了实验能耗。
17.（4）本发明中换热器支架上的螺栓通孔与翅片式换热器上的螺栓通孔一一对应，在保证对翅片式换热器安全稳定支撑的同时，能够不影响翅片式换热器上风道的安装。
18.（5）本发明通过风泵智能控制空气流量，可使得空气流量变化梯度小，进而实验环境变化程度低，能够进一步降低实验环境对测量结果的影响。
19.（6）本发明中的上料管和下料管均为竖管或有斜度的弯管，实验结束后能够保证熔盐顺利回流至熔盐储罐中，一定程度上降低了熔盐堵塞管路的概率。
20.（7）本发明依据熔盐储罐内熔盐的实际储量，能够适当增加或减少熔盐储罐底端的加热棒，进而可以根据实验实际需要精确调节加热功率，在保证精准控温的同时，还实现了节能的效果。
21.综上所述，本发明结构紧凑合理，对熔盐换热性能的测定工艺简单，在保证实验数据精确性的前提下，既解决了实验室占地空间问题，也减少了经费投入。
附图说明
22.下面结合附图及具体实施例对本发明作更进一步详细说明。
23.图1为本发明实施例的整体结构示意图；图2为本发明实施例未设风道时的结构示意图；
图3为本发明实施例熔盐储罐的结构示意图；图中：1、熔盐储罐；2、熔盐泵；3、上料管；4、下料管；5、加热棒；6、放净口；7、回流口；8、加料口；9、备用口；10、换热器；11、换热器支架；12、风道；13、风泵。
具体实施方式
24.以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明。应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和理解本发明，并不用于限定本发明。
25.实施例 一种熔盐空气换热性能测试装置本实施例通过检测机构实时采集熔盐与空气的换热工况，并利用计算机对比分析相应数据，进而能够通过公式逆推导不同配比熔盐的传热系数等热物性参数。
26.如图1至图3所示，本实施例包括高温熔盐循环回路、设于高温熔盐循环回路上的冷却机构以及设于冷却机构内部的检测机构。
27.一、高温熔盐循坏回路高温熔盐循坏回路用于盛装、加热熔盐，并能将高温熔盐输送至冷却机构处。高温熔盐循环回路包括熔盐储罐1、熔盐泵2、上料管3和下料管4；具体如图3所示，熔盐储罐1整体为方形立体式储罐，底端布设有放净口6，顶端设有回流口7、加料口8以及用于测温和测液位的备用口9。熔盐储罐1的底部还贯穿设置有至少一个用于加热熔盐的加热棒5，更具体的，熔盐储罐1底部的支座上设有多个贯穿口，每个贯穿口内均可插入一个加热棒5，实验时，可根据熔盐储罐1中熔盐的实际储量增加或减少加热棒5的数量。本实施例中，熔盐储罐1的底部共设有两个加热棒5。
28.上料管3和下料管4用于连通熔盐储罐1和冷却机构，以使冷却机构中的换热器10能够通过上料管3和下料管4与熔盐储罐1形成循环回路。如图1和图2所示，上料管3通过熔盐泵2与熔盐储罐1相连通，而下料管4则通过回流口7与熔盐储罐1相连通，以能够实现高温熔盐的流动。而为了保证熔盐能够顺利回流，防止管路堵塞，本实施例中，上料管3和下料管4均为竖管或者有一定斜度的弯管。
29.需要说明的，本实施例中，熔盐泵2为现有技术中的熔盐泵2。
30.二、冷却机构冷却机构直接以高温熔盐为热介质、空气为冷介质，通过分析空气的压力、温度以及流量，即可获取熔盐的换热工况。冷却机构包括换热器10、设于换热器10工作面两侧的风道12以及与风道12相连通的风泵13。本实施例考虑到实验室面积问题，冷却机构和高温熔盐循环回路采用上下紧凑型结构。具体如图2所示，换热器10利用换热器支架11安装于熔盐储罐1的上方，并且换热器10通过上料管3和下料管4与熔盐储罐1相连通，以实现高温熔盐与空气换热的目的。本实施例中，换热器10为翅片式换热器。
31.换热器10工作面的两侧均固定安装有一个风道12，其中一个风道12的端部还与风泵13相连通。本实施例中的风道12和风泵13均水平布置，以能够将风泵13产生的风顺利送至换热器10位置处，同时减少外界空气对实验的干扰。
32.需要进一步说明的，本实施例中，换热器支架11上的螺栓通孔与换热器10上的螺栓通孔一一对应，以在保证对换热器10稳固支撑的同时，能够不影响换热器10上风道12的安装。
33.三、检测机构检测机构用于检测实验过程中风道12内空气的压力、流量以及换热器10工作面两侧的空气温度。本实施例中，检测机构设于冷却机构的风道12内，具体包括分别与计算机数据连接的温度传感器、压力传感器和流量传感器。其中，温度传感器设于换热器10工作面的两侧，用于检测空气换热前后的温度；压力传感器设于风道12的中间位置处，用于检测空气流动时所产生的压力；流量传感器设于风道12的进风口和出风口位置处，用于检测风道12进风口和出风口位置处的空气流量。
34.更具体的，本实施例中，每个温度传感器均通过十字滑轨固设于换热器10工作面的一侧，并且十字滑轨与换热器10工作面平行设置，以在实验中，可以根据实际需要通过计算机控制十字滑轨来改变温度传感器的测点。本实施例中，每个风道12的四个内侧壁上均各设有一个压力传感器，并且每个压力传感器均通过电动滑轨固设于风道12的中间位置处，其中，电动滑轨沿风道12的长度方向设置，以在实验中，可以根据实际需要通过计算机控制电动滑轨来改变任意一个压力传感器的测点。
35.本实施例的工作过程如下所示：首先，打开熔盐储罐1底部的加热棒5，将熔盐储罐1中的熔盐加热至完全融化；然后，打开熔盐泵2，使熔盐自上料管3流入换热器10中；待换热器10中熔盐的温度趋于稳定后，通过计算机选定空气流量参数，并控制风泵13对换热器10送风，利用空气与换热器10中的熔盐换热；此过程中，利用温度传感器、流量传感器和压力传感器，实时检测换热器10工作面两侧的空气温度以及风道12内空气的流量和压力；待换热趋于稳定后，温度传感器、流量传感器和压力传感器输出实时信号并反馈给计算机，计算机智能记录保存温度、流量和压力信号。
36.当需要改变温度传感器的测点时，通过计算机控制十字滑轨进行相应移动即可；当需要改变压力传感器的测点时，通过计算机控制电动滑轨进行相应移动即可。
37.需要说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域技术人员来说，其依然可以对上述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。