CN111207615A - 用于高温熔盐对流传热的换热器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的用于高温熔盐对流传热的换热器，包括U型管管壳，U型管管壳内设置有管束，U型管管壳的直流段内还设置有若干个折流板，管束依次穿过若干个折流板，U型管管壳的两端均设置有密封管板，每个密封管板均连接有一个管箱，管束的端部穿过所述密封管板与管箱连通；U型管管壳的侧壁上设置有高温熔盐进口及高温熔盐出口。本发明的换热器装置的结构更加简单，经济性更好。
Description
技术领域
本发明属于光热发电换热器技术领域，具体涉及一种用于高温熔盐对流传热的换热器。
背景技术
在当今的太阳能光热发电技术领域，大多是具有储热能力的太阳能热发电站。在工程应用中，光热发电主要包含四种技术路线：槽式、塔式、线性菲涅尔式和碟式，此几种发电方式可与低成本、大规模的蓄热系统相结合，实现发电系统的连续可调性，并且对环境友好，无污染。基于这一原因，光热发电被国际公认为是一种更具前景的发电技术。光热发电的原理是利用熔盐作为储热介质吸收太阳能，照射熔盐吸热器，由换热器将熔盐中的热量转化成朗肯循环中的热量。其中所需的储热介质熔盐，不同于传统的传热介质，其物性随温度变化非常明显。由于光热发电技术的发展，离不开传热蓄热介质，同时随着科学技术的发展，熔盐凭借其传热性能好，使用温度高，价格低等独特优势，在能源利用方面越来越受到人们的关注。通常所述熔盐一般指硝酸盐、氟化盐等盐类的混合物，具有比热容大、饱和蒸汽压低等热物性特点，非常适于充当传热储热介质，在核能发电和光热发电中有着广阔的应用前景。而在进行热传递过程中需要使用的换热器是一种能够实现吸热介质与储热介质、储热介质与做功介质之间进行能量交换的装置，其中吸热介质与储热介质的能量交换实现的是能量存储，储热介质与做功介质的能量交换实现的是储能释放。对于换热器，国内外均进行了相应的实验研究，我国的换热器研究是由橡树岭国家实验室启动的，其中管壳式熔盐换热器是目前熔盐换热器的主要结构类型。
目前熔盐换热器的使用及设计仍面临许多方面的问题。熔盐介质为高温低压介质，水介质为高温高压介质，在熔盐换热器中一边高压，一边低压，不能有效的保证低压侧的安全。同时，换热器温度端差大，热应力的问题也未能很好的解决。而且熔盐在管道内冻结或残留的杂质不能很好的清除，也是目前熔盐换热器急需解决的问题。因此，亟需一种新的换热设备解决上述问题
发明内容
本发明的目的是提供一种用于高温熔盐对流传热的换热器，该换热器的结构更加简单，经济性更好。
本发明所采用的技术方案是，用于高温熔盐对流传热的换热器，包括U型管管壳，U型管管壳内设置有管束，U型管管壳的直流段内还设置有若干个折流板，管束依次穿过若干个折流板，U型管管壳的两端均设置有密封管板，每个密封管板均连接有一个管箱，管束的端部穿过密封管板与管箱连通；U型管管壳的侧壁上设置有高温熔盐进口及高温熔盐出口。
本发明的特征还在于，
U型管管壳弯管段的侧壁上设置有若干个清洁排污口。
清洁排污口的个数为四个。
折流板为弓形折流板。
U型管管壳弯管段的中心处设置有伸缩节，伸缩节贯穿U型管管壳的弯管段。
还包括有支撑轴，支撑轴依次穿过U型管管壳的两个直管段。
本发明的有益效果是：
(1)换热器壳体和管束都为U型管，熔盐在壳程流动使不易形成短路或者流动死区，管间结垢情况能大大降低；
(2)在直管段与弯管段衔接处附近设置支撑轴，能有效降低熔盐在管壳流动时，冲击管束及壳体带来的振动影响。同时，由于U型管内弯管段由于弯曲程度问题造成承受能力减弱，当熔盐流量较大时起支撑弯管区的作用，不易使U型管道损坏，破裂；
(3)在壳程内部设置折流板能有效增大熔盐与管束内介质的换热面积，使得换热效果更加好，换热效果更加高，同时折流板除使熔盐横过管束流动外，还有支撑管束，防止管束振动和弯曲的作用；
(4)设置伸缩节，由于熔盐是一种高温流体，当流过弯管附近在与管束中的介质进行对流换热时，由于热应力的原因会使U型管弯管部分产生形变，如果热应力过大，会导致U型管破损，添加一个伸缩节能有效的为弯管处提供一种拉伸和收缩作用。同时，在中心部设置伸缩节能够减缓熔盐流过弯管时对弯管处的冲击作用，增加U型管的使用寿命；
(5)设置四个清洁排污口，由于熔盐在传热流动过程中可能易在弯管部分产生堆积杂质，在弯管处设置排污口能更好的清洁弯管处的杂质；
(6)本发明使用方便，装置结构简单，具有较好的经济性，可以为太阳能电站的换热提供更合理的装置基础。
附图说明
图1是本发明用于高温熔盐对流传热的换热器的二维结构俯视图；
图2是本发明用于高温熔盐对流传热的换热器中折流板的结构示意图。
图中，1.高温熔盐进口，2.密封管板，3.管箱，4.清洁排污口，5.伸缩节，6.支撑轴，7.管束，8.折流板，9.U型管管壳，10.高温熔盐出口。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明用于高温熔盐对流传热的换热器，如图1-2所示，包括U型管管壳9，U型管管壳9包括两个直管段及设置在两个直管段之间的弯管段，U型管管壳9内设置有管束7，内部管束7为耐高温，耐腐蚀不锈钢管，管壁较薄，跟外部U型管管壳9形状一致，都为U型管，弯管处弯曲程度由材料弯曲屈服系数确定；U型管管壳9的直流段内还设置有若干个折流板8，管束7依次穿过若干个折流板8，U型管管壳9的两端均设置有密封管板2，每个密封管板2均连接有一个管箱3，管束7的端部穿过密封管板2与管箱3连通；U型管管壳9的侧壁上设置有高温熔盐进口1及高温熔盐出口10，高温熔盐进口1及高温熔盐出口10均为不锈钢圆孔型开口，高温熔盐进口1及高温熔盐出口10设置在水平壁面外，在U型管管壳9侧壁面相互对称，根据高温熔盐进行对流换热的流量及热量确定圆形进口直径大小。
U型管管壳9弯管段的侧壁上设置有若干个清洁排污口4，。
清洁排污口4的个数为四个，四个清洁排污口4均匀分布在U型管管壳9弯管段的侧壁上，第一个位于U型管管壳弯管段的向外侧壁的1/4处，第二个位于弯管段的向外侧壁的中心处，第三个位于弯管段的向外侧壁的3/4处，第四个位于弯管段的向内侧壁的中心处。
折流板8为弓形折流板，弓形折流板的间距不应小于壳体内径的1/5，且不小于50mm，最大不能超过圆筒内径，在U型换热器直管段的有效长度上均匀等距布置；折流板8在直管段的排列方式为有缺口的一边上下交错排列。
U型管管壳9弯管段的中心处设置有伸缩节5，伸缩节5贯穿U型管管壳9的弯管段，伸缩节为耐高温，耐腐蚀材料，位于U型管管壳9的弯管段中心附近，不与清洁排污口相连接，与之相邻。
还包括有支撑轴6，支撑轴6依次穿过U型管管壳9的两个直管段，并且接近弯管段与直管段的衔接处，整个U型管管壳9上下管道贯通连接固定。
如图1-2所示，高温熔盐由高温熔盐进口1进入U型管管壳9之中，沿管壳壁进行绕流流动。同时，低温高压的介质由U型管管壳9另一端的管箱3沿内管束7进入U型管道开始与熔盐进行对流换热。当高温熔盐由高温熔盐进口1进入壳程后，会不断向弯管段流动，沿管壁绕流向前流动时会遇到折流板8，由于此设计的折流板8为弓形，会使熔盐绕折流板流动时，流动死角较少，而且弓形折流板可以大大增加高温熔盐与管束7内介质的换热面积，可以使得换热效果得到较大的提高。当高温熔盐由直管段绕折流板流入弯管段时，U型管管壳9内的弯管段由于突然受热，会产生热应力，热应力会促使弯管膨胀。当弯管段膨胀时，伸缩节5会给U型管管壳9弯管段提供支撑作用，降低热应力的影响效果。接着高温熔盐由U型管管壳9的弯管段流出，进入另一端直管段，经折流板绕流换热后，会由高温熔盐出口10流出进入外部循环阶段。同时由于内部管束7中的低温高压介质与高温熔盐进行对流换热，得到了热量，当此介质吸收热量由与高温熔盐进口1同侧的管箱3流出后，可以进行外部布雷顿循环，使得换热得到的热量进入循环中充分利用，并带动透平做工，以实现发电发热作用。
Claims (6)
1.用于高温熔盐对流传热的换热器，其特征在于，包括U型管管壳(9)，所述U型管管壳(9)内设置有管束(7)，所述U型管管壳(9)的直流段内还设置有若干个折流板(8)，所述管束(7)依次穿过若干个所述折流板(8)，所述U型管管壳(9)的两端均设置有密封管板(2)，每个所述密封管板(2)均连接有一个管箱(3)，所述管束(7)的端部穿过所述密封管板(2)与所述管箱(3)连通；所述U型管管壳(9)的侧壁上设置有高温熔盐进口(1)及高温熔盐出口(10)。
2.根据权利要求1所述的用于高温熔盐对流传热的换热器，其特征在于，所述U型管管壳(9)弯管段的侧壁上设置有若干个清洁排污口(4)。
3.根据权利要求2所述的用于高温熔盐对流传热的换热器，其特征在于，所述清洁排污口(4)的个数为四个。
4.根据权利要求1所述的用于高温熔盐对流传热的换热器，其特征在于，所述折流板(8)为弓形折流板。
5.根据权利要求1所述的用于高温熔盐对流传热的换热器，其特征在于，所述U型管管壳(9)弯管段的中心处设置有伸缩节(5)，所述伸缩节(5)贯穿U型管管壳(9)的弯管段。
6.根据权利要求1所述的用于高温熔盐对流传热的换热器，其特征在于，还包括有支撑轴(6)，所述支撑轴(6)依次穿过U型管管壳(9)的两个直管段。
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Cited By (1)
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| CN117739727A (zh) * | 2024-02-19 | 2024-03-22 | 浙江昱华新能源科技有限公司 | 一种熔盐加热装置 |
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2018
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Cited By (2)
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