一種智能控制換熱流速的熔鹽換熱器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種智能控制換熱流速的熔鹽換熱器，用于冷鹽和熱鹽之間的換熱，所述熔鹽換熱器至少包括：外殼；分別安裝在所述外殼內(nèi)的兩端的第一管板和第二管板；固定在所述第一管板和第二管板之間的換熱管，所述換熱管包括直管和與所述直管連通的螺旋管；設(shè)置在所述外殼頂部的熱鹽進(jìn)口、熱鹽出口、冷鹽出口；還有設(shè)置在外殼底部的冷鹽進(jìn)口、設(shè)置在冷鹽進(jìn)口和冷鹽出口之間的若干冷鹽通道以及設(shè)置在每條冷鹽通道的兩端的智能控制閥以及設(shè)置在所述冷鹽通道和換熱管上的溫度感應(yīng)裝置。本發(fā)明的熔鹽換熱器通過(guò)智能控制閥和溫度感應(yīng)裝置，可以實(shí)現(xiàn)智能控制，很好地匹配熱鹽與冷鹽的換熱流速，達(dá)到更好的換熱效果。
【專利說(shuō)明】
一種智能控制換熱流速的熔鹽換熱器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及熔鹽的換熱器領(lǐng)域，特別是涉及一種智能控制換熱流速的熔鹽換熱器。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前光熱發(fā)電領(lǐng)域帶有儲(chǔ)熱功能的太陽(yáng)能電站以熔鹽為儲(chǔ)熱介質(zhì)，通過(guò)匯聚太陽(yáng)光照射熔鹽吸熱器，使熔鹽溫度上升，再將熔鹽導(dǎo)入儲(chǔ)熱罐中儲(chǔ)存熱量，通過(guò)換熱器將熔鹽中的熱量轉(zhuǎn)換成朗肯循環(huán)工質(zhì)的熱量，一般采用水作為朗肯循環(huán)的工質(zhì)，液態(tài)水在換熱器中吸收熱量變成過(guò)熱蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電。熔鹽在換熱器及其中間換熱管流動(dòng)，最為重要的一點(diǎn)就是防止熔鹽溫度過(guò)低，發(fā)生凍堵，以二元鹽硝酸鈉硝酸鉀為例，其熔點(diǎn)為207°C，完全熔化溫度238°C，當(dāng)熔鹽低于238°C就會(huì)出現(xiàn)固態(tài)晶體，低于300°C隨溫度降低粘度急劇增加，故而，較低溫度的熔鹽需要進(jìn)行升溫才能在太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的循環(huán)使用中避免堵塞，但一般換熱器冷鹽與熱鹽之間換熱流速往往不能很好地匹配，達(dá)不到預(yù)期的換熱效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種智能控制換熱流速的熔鹽換熱器，以解決冷鹽與熱鹽之間換熱流速往往不能很好地匹配的問(wèn)題，提高管殼式換熱器的換熱效果。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種智能控制換熱流速的熔鹽換熱器，用于冷鹽和熱鹽之間的換熱，所述熔鹽換熱器至少包括:
[0005]外殼，至少包括頂部、底部以及兩端的第一封頭、第二封頭；
[0006]第一管板和第二管板，分別安裝在所述外殼內(nèi)的兩端；
[0007]換熱管，固定在所述第一管板和第二管板之間，所述換熱管包括直管和與所述直管連通的螺旋管；
[0008]熱鹽進(jìn)口，設(shè)置在所述第一管板和第一封頭之間的外殼頂部；
[0009]熱鹽出口，設(shè)置在所述第二管板和第二封頭之間的外殼頂部；
[0010]冷鹽進(jìn)口，設(shè)置在第一管板和第二管板之間的外殼底部；
[0011]冷鹽出口，設(shè)置在第一管板和第二管板之間的外殼頂部；
[0012]若干冷鹽通道，設(shè)置在所述冷鹽進(jìn)口和冷鹽出口之間，并沿所述換熱管的周向均布；
[0013]智能控制閥，設(shè)置在每一條冷鹽通道的兩端；
[0014]溫度感應(yīng)裝置，設(shè)置在所述冷鹽通道和換熱管上，所述溫度感應(yīng)裝置和所述智能控制閥電連。
[0015]作為本發(fā)明智能控制換熱流速的熔鹽換熱器的一種優(yōu)化的方案，所述冷鹽通道與換熱管之間還設(shè)置導(dǎo)熱層。
[0016]作為本發(fā)明智能控制換熱流速的熔鹽換熱器的一種優(yōu)化的方案，所述導(dǎo)熱層為混凝土或?qū)嵘场?br>[0017]作為本發(fā)明智能控制換熱流速的熔鹽換熱器的一種優(yōu)化的方案，所述外殼至少包括兩層。
[0018]作為本發(fā)明智能控制換熱流速的熔鹽換熱器的一種優(yōu)化的方案，所述外殼包括內(nèi)層和外層，所述內(nèi)層和外層之間為真空層。
[0019]作為本發(fā)明智能控制換熱流速的熔鹽換熱器的一種優(yōu)化的方案，從所述外殼到內(nèi)依次設(shè)置固定層和保溫層或依次設(shè)置保溫層和固定層，所述固定層的材質(zhì)為鐵、鋁或鐵鋁合金，所述保溫層為二氧化硅或硅酸鋁棉。
[0020]作為本發(fā)明智能控制換熱流速的熔鹽換熱器的一種優(yōu)化的方案，所述冷鹽通道的材質(zhì)為哈氏N合金
[0021]作為本發(fā)明智能控制換熱流速的熔鹽換熱器的一種優(yōu)化的方案，所述換熱管的材質(zhì)為哈氏N合金。
[0022]作為本發(fā)明智能控制換熱流速的熔鹽換熱器的一種優(yōu)化的方案，所述的直管和螺旋管的外管壁上均設(shè)有獨(dú)立支架。
[0023]作為本發(fā)明智能控制換熱流速的熔鹽換熱器的一種優(yōu)化的方案，所述的獨(dú)立支架均固定在支撐模架上，支撐模架的下方設(shè)有模架底座
[0024]如上所述，本發(fā)明的智能控制換熱流速的熔鹽換熱器，具有以下有益效果:
[0025]1、通過(guò)設(shè)置智能控制閥和溫度感應(yīng)裝置，實(shí)現(xiàn)智能控制，很好地匹配了熱鹽與冷鹽的換熱流速，解決了冷鹽與熱鹽之間換熱流速往往不能很好地匹配的問(wèn)題，達(dá)到了預(yù)期的換熱效果；
[0026]2、解決了熱鹽對(duì)換熱管道的造成熱膨脹的問(wèn)題，提高了管殼式換熱器的使用壽命;
[0027]3、提高冷鹽的溫度，避免熔鹽堵塞太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的各個(gè)管道，保證熔鹽在太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)中的循環(huán)流暢，避免疏通太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的各個(gè)管道的工作，提高了工作效率；
[0028]4、利用熱鹽的顯熱，避免外界能源輸入，環(huán)保節(jié)能，實(shí)現(xiàn)了能源的充分利用；
[0029]5、設(shè)置保溫層或真空層，避免環(huán)境與冷鹽換熱，減少了顯熱損失，提高了顯熱利用率。
【附圖說(shuō)明】
[0030]圖1為本發(fā)明智能控制換熱流速的熔鹽換熱器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]元件標(biāo)號(hào)說(shuō)明
[0032]I 外殼
[0033]11 頂部
[0034]12 底部
[0035]13第一封頭
[0036]14第二封頭
[0037]2 第一管板
[0038]3 第二管板
[0039]41 直管
[0040]42螺旋管
[0041 ]5熱鹽進(jìn)口
[0042]6熱鹽出口
[0043]7冷鹽進(jìn)口
[0044]8冷鹽出口
[0045]91環(huán)形折流板
[0046]92盤形折流板
【具體實(shí)施方式】
[0047]以下通過(guò)特定的具體實(shí)例說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說(shuō)明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過(guò)另外不同的【具體實(shí)施方式】加以實(shí)施或應(yīng)用，本說(shuō)明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒(méi)有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。
[0048]請(qǐng)參閱附圖。需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說(shuō)明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實(shí)際實(shí)施時(shí)各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。
[0049]如圖1所示，本發(fā)明提供一種智能控制換熱流速的熔鹽換熱器，所述管殼式換熱器至少包括:外殼1、第一管板2、第二管板3、換熱管、熱鹽進(jìn)口 5、熱鹽出口 6、冷鹽進(jìn)口 7、冷鹽出口 8、冷鹽通道、智能控制閥以及溫度感應(yīng)裝置。
[0050]所述外殼I包括外殼頂部11、外殼底部12以及兩端的第一封頭13和第二封頭14。
[0051]所述外殼I的材質(zhì)優(yōu)選為哈氏N合金。由于熔鹽對(duì)普通材料具有腐蝕性，而哈氏N合金具有較好的耐腐蝕性，因此采用哈氏N合金，可以提高外殼I的使用壽命。
[0052]作為優(yōu)選的結(jié)構(gòu)，所述外殼至少包括為兩層。本實(shí)施例中，所述外殼包括內(nèi)層和外層兩層，所述內(nèi)層和外層之間為真空層。通過(guò)設(shè)置所述真空層，減少了冷鹽與空氣的換熱，避免顯熱浪費(fèi)。
[0053]所述第一管板2和第二管板3分別安裝在所述外殼I內(nèi)的兩端，其中，第一管板2靠近第一封頭13，第二管板3靠近第二封頭14。如圖1所示，所述第一管板2和第二管板3平行的設(shè)置在外殼I內(nèi)，并且與所述外殼I的頂部11和底部12垂直。
[0054]進(jìn)一步地，從所述外殼到內(nèi)還依次設(shè)置有固定層和保溫層或依次設(shè)置保溫層和固定層(未予以圖示)，所述固定層的材質(zhì)為鐵、鋁或鐵鋁合金，所述保溫層為二氧化硅或硅酸鋁棉。通過(guò)設(shè)置所述保溫層，可以進(jìn)一步減少冷鹽與空氣的換熱，避免顯熱浪費(fèi)。同時(shí)相較于真空層，其造價(jià)更為低廉，也更容易實(shí)現(xiàn)，實(shí)用性更強(qiáng)。
[0055]所述換熱管固定在所述第一管板2和第二管板3之間。具體地，所述換熱管的一端固定在第一管板2上、另一端固定在第二管板3上。
[°°56]所述換熱管包括直管41和與所述直管41連通的螺旋管42。需要說(shuō)明的是，直管41可以是固定在第一管板2上，螺旋管42固定在第二管板3上；也可以是直管41固定在第二管板3上，螺旋管42固定在第一管板2上，固定方式在此不做限制。
[0057]所述換熱管的材質(zhì)為哈氏N合金。由于熔鹽對(duì)普通材料具有腐蝕性，而哈氏N合金具有較好的耐腐蝕性，因此采用哈氏N合金，可以提高換熱管的使用壽命。
[°°58]通過(guò)將換熱管的一端設(shè)置為螺旋管42，可以避免因恪鹽溫度高對(duì)換熱管造成熱膨脹的問(wèn)題，進(jìn)而防止管板由于膨脹壓力引起移動(dòng)，提高了管殼式換熱器的使用壽命；同時(shí)，通過(guò)設(shè)置的螺旋管42，可以增大換熱面積，從而大幅度提高換熱效果，對(duì)能源利用較為充分，在換熱領(lǐng)域產(chǎn)生了較為積極的效果。
[0059]另外，如圖1所示，所述外殼I中還固定有折流板，所述折流板上設(shè)有開(kāi)孔(未予以圖示)，所述換熱管穿過(guò)所述開(kāi)孔。所述開(kāi)孔的形狀與換熱管管道的截面形狀一致。一方面，通過(guò)設(shè)置所述折流板可以對(duì)換熱管起到支撐作用，另一方面，所述折流板還可以對(duì)熔鹽起到一定的阻擋作用，進(jìn)一步提高換熱管的換熱效果。
[0060]作為優(yōu)選的方案，所述折流板包括環(huán)形折流板91和/或盤形折流板92。本實(shí)施例中，所述折流板包括環(huán)形折流板91和盤形折流板92。所述環(huán)形折流板91和盤形折流板92可以間隔排列，并且相鄰的環(huán)形折流板91和盤形折流板92之間等距。
[0061]所述熱鹽進(jìn)口5設(shè)置在所述第一管板2和第一封頭13之間的外殼頂部11上;熱鹽出口 6設(shè)置在所述第二管板3和第二封頭14之間的外殼頂部11上;冷鹽進(jìn)口 7設(shè)置在第一管板2和第二管板3之間的外殼底部12上;冷鹽出口 8設(shè)置在第一管板2和第二管板3之間的外殼頂部11。
[0062]所述換熱器還包括若干冷鹽通道(未予以圖示)，所述冷鹽通道設(shè)置在所述冷鹽進(jìn)口 7和冷鹽出口 8之間，并沿所述換熱管的周向均布。
[0063]所述冷鹽通道層的材質(zhì)為哈氏N合金。這種冷鹽通道層有較好的耐腐蝕性，提高使用壽命。
[0064]另外，在所述冷鹽通道與換熱管之間還設(shè)置導(dǎo)熱層(未予以圖示)。通過(guò)導(dǎo)熱層，提高熱鹽和冷鹽之間的換熱效率。優(yōu)選地，所述導(dǎo)熱層由混凝土或?qū)嵘辰M成，其換熱效率更高，當(dāng)然，所述導(dǎo)熱層也可以是其他合適的導(dǎo)熱材料。
[0065]為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在技術(shù)問(wèn)題，在每一條冷鹽通道的兩端設(shè)置智能控制閥(未予以圖示)，用于控制相應(yīng)冷鹽通道中冷鹽的流通或斷開(kāi)。
[0066]所述冷鹽通道和換熱管上則分別安裝上溫度感應(yīng)裝置(未予以圖示)，所述溫度感應(yīng)裝置和所述智能控制閥電連。
[0067]所述溫度感應(yīng)裝置可以分別測(cè)出冷鹽通道中冷鹽與換熱管中熱鹽的溫度，并判斷其溫差。根據(jù)熱力學(xué)理論，溫差越大，傳溫越快;反之溫差越小，傳溫越慢。而整個(gè)換熱過(guò)程流量一定，增加管道面積即可減緩流速。所以，如果利用溫度感應(yīng)裝置檢測(cè)到冷鹽與熱鹽之間的溫差小于某值時(shí)，所述溫度感應(yīng)裝置可以控制相應(yīng)數(shù)量的冷鹽通道兩端的智能控制閥開(kāi)啟，增加管道面積，減緩冷鹽的流速，實(shí)現(xiàn)更高效率的換熱。
[0068]換熱器進(jìn)行換熱的原理大致如下:熔鹽通過(guò)吸收太陽(yáng)能形成溫度較高的熱鹽，該熱鹽從所述熱鹽進(jìn)口 5進(jìn)入，再進(jìn)入換熱管進(jìn)行換熱，換熱之后形成溫度較低的熱鹽，從所述熱鹽出口 6出來(lái)。而溫度較低的冷鹽則從外殼底部的冷鹽進(jìn)口 7進(jìn)入，經(jīng)過(guò)冷鹽通道層，與換熱管內(nèi)的熱鹽進(jìn)行換熱，換熱之后從外殼頂部的冷鹽出口8處出來(lái)，成為溫度較高的冷鹽。本發(fā)明采用冷鹽和熱鹽逆流的方式換熱，極大地利用了熱鹽的顯熱，保證冷鹽順利回至冷鹽出口處的太陽(yáng)能吸收處吸熱，吸熱后的冷鹽成為熱鹽可以進(jìn)行循環(huán)利用。
[0069]作為優(yōu)選的方案，所述的直管41和螺旋管42的外管壁均設(shè)有獨(dú)立支架(未予以圖示)，獨(dú)立支架用于保證換熱管相互間的距離，不致塌陷擠壓。所述的獨(dú)立支架均固定在支撐模架(未予以圖示)上，支撐模架的下方設(shè)有模架底座(未予以圖示)。
[0070]綜上所述，本發(fā)明提供一種智能控制換熱流速的熔鹽換熱器，用于冷鹽和熱鹽之間的換熱，所述熔鹽換熱器至少包括:外殼;分別安裝在所述外殼內(nèi)的兩端的第一管板和第二管板；固定在所述第一管板和第二管板之間的換熱管，所述換熱管包括直管和與所述直管連通的螺旋管;還有設(shè)置在所述外殼頂部的熱鹽進(jìn)口、熱鹽出口、冷鹽出口；設(shè)置在外殼底部的冷鹽進(jìn)口 ；設(shè)置在冷鹽進(jìn)口和冷鹽出口之間的若干冷鹽通道;設(shè)置在每條冷鹽通道的兩端的智能控制閥以及設(shè)置在所述冷鹽通道和換熱管上的溫度感應(yīng)裝置。本發(fā)明通過(guò)智能控制閥和溫度感應(yīng)裝置，可以實(shí)現(xiàn)智能控制，很好地匹配熱鹽與冷鹽的換熱流速，達(dá)到更好的換熱效果。
[0071]所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。
[0072]上述實(shí)施例僅例示性說(shuō)明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種智能控制換熱流速的熔鹽換熱器，用于冷鹽和熱鹽之間的換熱，其特征在于，所述熔鹽換熱器至少包括: 外殼，至少包括頂部、底部以及兩端的第一封頭、第二封頭； 第一管板和第二管板，分別安裝在所述外殼內(nèi)的兩端； 換熱管，固定在所述第一管板和第二管板之間，所述換熱管包括直管和與所述直管連通的螺旋管； 熱鹽進(jìn)口，設(shè)置在所述第一管板和第一封頭之間的外殼頂部； 熱鹽出口，設(shè)置在所述第二管板和第二封頭之間的外殼頂部； 冷鹽進(jìn)口，設(shè)置在第一管板和第二管板之間的外殼底部； 冷鹽出口，設(shè)置在第一管板和第二管板之間的外殼頂部； 若干冷鹽通道，設(shè)置在所述冷鹽進(jìn)口和冷鹽出口之間，并沿所述換熱管的周向均布； 智能控制閥，設(shè)置在每一條冷鹽通道的兩端； 溫度感應(yīng)裝置，設(shè)置在所述冷鹽通道和換熱管上，所述溫度感應(yīng)裝置和所述智能控制閥電連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能控制換熱流速的熔鹽換熱器，其特征在于:所述冷鹽通道與換熱管之間還設(shè)置導(dǎo)熱層。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能控制換熱流速的熔鹽換熱器，其特征在于:所述導(dǎo)熱層為混凝土或?qū)嵘场?.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能控制換熱流速的熔鹽換熱器，其特征在于:所述外殼至少包括為兩層。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的智能控制換熱流速的熔鹽換熱器，其特征在于:所述外殼包括內(nèi)層和外層，所述內(nèi)層和外層之間為真空層。6.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的智能控制換熱流速的熔鹽換熱器，其特征在于:從所述外殼到內(nèi)依次設(shè)置固定層和保溫層或依次設(shè)置保溫層和固定層，所述固定層的材質(zhì)為鐵、鋁或鐵鋁合金，所述保溫層為二氧化硅或硅酸鋁棉。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能控制換熱流速的熔鹽換熱器，其特征在于:所述冷鹽通道的材質(zhì)為哈氏N合金。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能控制換熱流速的熔鹽換熱器，其特征在于:所述換熱管的材質(zhì)為哈氏N合金。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能控制換熱流速的熔鹽換熱器，其特征在于:所述的直管和螺旋管的外管壁上均設(shè)有獨(dú)立支架。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的智能控制換熱流速的熔鹽換熱器，其特征在于:所述的獨(dú)立支架均固定在支撐模架上，支撐模架的下方設(shè)有模架底座。
【文檔編號(hào)】F28D7/02GK105841522SQ201610206158
【公開(kāi)日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年4月5日
【發(fā)明人】李紹龍, 孔巧玲, 黃偉光
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院上海高等研究院