微型高溫熔融鹽電加熱系統技術方案

微型高溫熔融鹽電加熱系統，涉及工程熱物理領域。本發明專利技術為了滿足熔融鹽物性參數的測量需求。加熱爐殼內的底部固定有隔熱板，隔熱板上設有莫來石爐膛，莫來石爐膛的頂端開口，莫來石爐膛的外壁與加熱爐殼的內壁之間充滿高鋁纖維棉，莫來石爐膛內的側壁和底部覆蓋有剛玉襯，莫來石爐膛的底部內和側壁內嵌固有高溫電阻加熱絲，電阻加熱絲緊貼剛玉襯，石英皿固定在莫來石爐膛內，鉑金坩堝置于石英皿內，石英皿的上方設有莫來石隔熱板，莫來石隔熱板的中央開口；熱電偶的探測端連接石英皿，熱電偶的溫度輸出端連接溫控儀的輸入端，溫控儀用于控制高溫電阻加熱絲的溫度。本發明專利技術可以將熔融鹽加熱到比較高的溫度，控溫精度高，適用于加熱熔融鹽。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及工程熱物理領域，具體涉及用于測量熔融鹽物性參數的熔融鹽電加熱技術。
技術介紹
能源是人類生存和社會發展的物質基礎，隨著物質生活和精神生活不斷提高，人們同時也越來越感受到大規模使用化石能源所帶來的嚴重后果。能源的日益枯竭以及化石能源的使用所帶來的一系列環境問題。太陽能作為一種新型能源，是一種綠色的可再生能源，以其取之不盡、用之不竭的特點既能滿足社會可持續發展的需要，又能解決人類面臨的能源短缺問題，還能達到環境保護的目的，因此，人們越來越重視太陽能資源的發展和使用。太陽能熱發電的基本原理是利用聚光裝置將能量熱流密度低的太陽能轉化為能量密度高的能量。利用傳熱介質吸熱，并在換熱器內與水進行換熱，最后進入傳統的發電系統產生電能。傳熱介質在整個太陽能熱發電系統中起到吸熱、載熱、換熱多個作用，影響著整個系統正常高效率地運行。太陽能高溫蓄熱技術是太陽能熱發電的關鍵技術。由于太陽輻射強度時刻在變化，太陽能熱發電系統在早晚或云遮間隙必須依靠儲存的能量維持系統正常運行，為了保證發電相對穩定，必須采取蓄熱措施。按照熱能存儲方式不同，太陽能高溫蓄熱技術可分為潛熱蓄熱、化學反應蓄熱和顯熱蓄熱三種方式。其中潛熱蓄熱只是材料自身發生溫度變化，過程中材料吸收和放出熱量；潛熱蓄熱即相變蓄熱，材料在相變過程中吸收和放出熱量；化學反應熱是材料之間相互接觸，材料接觸時發生不可逆的化學反應，在反應過程中存儲熱量。熔融鹽蓄熱屬于潛熱蓄熱。高溫熔融鹽是鹽的熔融態液體。熔融鹽在液態下有很多優異的性質；(1)熔融鹽具有高的傳熱系數和高的熱穩定性。熔融鹽熱載體的熱穩定性能好，其傳熱系數是其他有機熱載體的兩倍。(2)具有廣泛的使用溫度范圍。通常的熔融鹽使用溫度在300℃～1000℃之間，而且通過不同熔點和沸點的無機鹽的混合，可以得到不同溫度要求的復合鹽。(3)熔融鹽與金屬材料的相容性也比較好。由于以上的這些特性，高溫熔融鹽廣泛用于太陽能熱電站中的傳熱介質。目前國際上已經有多座采用熔融鹽作為傳蓄熱介質的太陽能電站，積累了大量熔融鹽在傳蓄熱應用的
經驗和實驗數據。可見熔融鹽已經成為傳熱系統中一種極佳的介質，然而熔融鹽的熱物性數據卻非常缺乏，即使是最比較常用的傳蓄熱熔鹽的物性參數都難以找到全面而準確的數據用于傳熱系統熱工及物理計算。熔融鹽的熱物性參數大都可通過實驗直接測得。自20世紀40年代開始的ANP項目，ORNL測定了大量的熔融鹽體系的熱物性，留下了大量的研究數據，但由于當時實驗條件的限制，很多數據可靠性較低。隨著實驗手段的升級，大量新的測量技術的涌現，需要對這些物性參數重新予以評估并進行測定。特別的，熔融鹽的光譜吸收系數的數據比較缺乏。
技術實現思路
本專利技術的目的是為了滿足熔融鹽物性參數的測量需求，從而提供微型高溫熔融鹽電加熱系統。本專利技術所述的微型高溫熔融鹽電加熱系統，包括加熱爐殼、隔熱板、高鋁纖維棉、莫來石爐膛、熱電偶、高溫電阻加熱絲、剛玉襯、莫來石隔熱板、石英皿、鉑金坩堝和溫控儀；加熱爐殼內的底部固定有隔熱板，隔熱板上設有莫來石爐膛，莫來石爐膛的頂端開口，莫來石爐膛的外壁與加熱爐殼的內壁之間充滿高鋁纖維棉，莫來石爐膛內的側壁和底部覆蓋有剛玉襯，莫來石爐膛的底部內和側壁內嵌固有高溫電阻加熱絲，電阻加熱絲緊貼剛玉襯，石英皿固定在莫來石爐膛內，鉑金坩堝置于石英皿內，石英皿的上方設有莫來石隔熱板，莫來石隔熱板的中央開口；熱電偶的探測端連接石英皿，熱電偶的溫度輸出端連接溫控儀的輸入端，溫控儀用于控制高溫電阻加熱絲的溫度。本專利技術的有益效果為：1、一般的加熱爐實現的溫度范圍比較窄，溫度也比較低，本專利技術的熔融鹽測試的溫度范圍達300℃～1000℃，可以將熔融鹽加熱到比較高的溫度，可以測試較高溫度條件下的熔融鹽的輻射特性。2、本方案中采用溫控儀控制溫度，可以比較精確的控制莫來石爐膛的溫度，精度小于±1℃。3、熔融鹽具有很高的腐蝕性，特別是高溫條件的熔融鹽，一般的加熱坩堝會被熔鹽輻射，受到腐蝕后的坩堝熔鹽會分布不均，會對測量結果產生很大的影響。本專利技術中采用了耐腐蝕性能比較高的鉑金坩堝，不僅可以耐腐蝕而且可以經受高溫條件。4、爐膛周圍采用耐火材料莫來石，形成與周圍環境的隔熱層，以免使周圍環境的溫
度過高，而且可以使得爐腔的溫度也比較穩定。5、本專利技術的裝置小巧，熔融鹽盛放在具有高強度耐腐蝕性的鉑金坩堝中，傅里葉光譜儀通過莫來石隔熱板中央的開口收集由熔融鹽發射的光譜能量，本專利技術可以實現通過傅里葉光譜儀測定給定溫度條件下的高溫熔融鹽在某一波段范圍內的輻射能量，以進行后續的對熔融鹽光譜吸收系數等物性參數的計算。本專利技術適用于加熱熔融鹽。附圖說明圖1是具體實施方式一所述的微型高溫熔融鹽電加熱系統的結構示意圖；圖2是具體實施方式一所述的微型高溫熔融鹽電加熱系統的俯視圖，A為進水口，B為出水口。具體實施方式具體實施方式一：結合圖1和圖2具體說明本實施方式，本實施方式所述的微型高溫熔融鹽電加熱系統，包括加熱爐殼1、隔熱板2、高鋁纖維棉3、莫來石爐膛4、熱電偶5、高溫電阻加熱絲6、剛玉襯7、莫來石隔熱板8、石英皿9、鉑金坩堝10和溫控儀；加熱爐殼1內的底部固定有隔熱板2，隔熱板2上設有莫來石爐膛4，莫來石爐膛4的頂端開口，莫來石爐膛4的外壁與加熱爐殼1的內壁之間充滿高鋁纖維棉3，莫來石爐膛4內的側壁和底部覆蓋有剛玉襯7，莫來石爐膛4的底部內和側壁內嵌固有高溫電阻加熱絲6，電阻加熱絲6緊貼剛玉襯7，石英皿9固定在莫來石爐膛4內，鉑金坩堝10置于石英皿9內，石英皿9的上方設有莫來石隔熱板8，莫來石隔熱板8的中央開口；熱電偶5的探測端連接石英皿9，熱電偶5的溫度輸出端連接溫控儀的輸入端，溫控儀用于控制高溫電阻加熱絲6的溫度。這些結構主要分為四大系統，分別是加熱系統、溫控系統、爐殼以及一些特殊部件。加熱爐殼1整體呈圓柱狀，爐殼由冷軋鋼板加工而成，莫來石爐膛4外包覆高鋁纖維棉3，高鋁纖維棉具有如下優點：(1)低熱容量、低熱導率，(2)優良的熱穩定性，(3)優良的抗拉強度，(4)優良的化學穩定性等。爐膛由耐火材料莫來石制成，莫來石是一種耐火材料，具有耐高溫、強度高、導熱系數小、節能效果顯著等特點，適用于石油裂介爐、冶金熱風爐、陶瓷輥道窯、隧道窯、電瓷抽屜窯、玻璃坩堝窯及各種電爐的內襯，可直接接觸火焰。爐腔內部就是熔鹽加熱區，加熱元件采用高溫電阻加熱絲6，高溫電阻加熱絲6沿爐腔內壁和底部分布，高溫電阻加熱絲6不是直接將輻射照射給熔融鹽，而是要經過剛玉襯7的阻擋，剛玉襯用于阻擋高溫電阻加熱絲6被加熱時產生的污染物。熔融鹽通過高
溫電阻加熱絲加熱，加熱絲將熔融鹽提高到某一指定的溫度。熔融鹽盛放在鉑金坩堝10，鉑金坩堝10放置在石英皿9中，這樣可以讓坩堝和爐膛分離，以保證樣品的潔凈度，因為熔融鹽具有高強度的腐蝕性，因此采用耐腐蝕性能比較好的石英皿。熔融鹽的溫度通熱電偶5測得，熱電偶5連接溫控儀，溫控儀用于調節被加熱熔融鹽的溫度，溫度的精度控制在±1℃。熔融鹽上方除了莫來石隔熱板8的中央開口外均采用莫來石隔熱板以減少高溫熔融鹽向外輻射能量，傅里葉光譜儀通過莫來石隔熱板8的中央開口收集由熔融鹽發射的光譜能量。具體實施方式二：本實施方式是對具體實施方式一所述的微型高溫本文檔來自技高網...

【技術保護點】
微型高溫熔融鹽電加熱系統，其特征在于，包括加熱爐殼(1)、隔熱板(2)、高鋁纖維棉(3)、莫來石爐膛(4)、熱電偶(5)、高溫電阻加熱絲(6)、剛玉襯(7)、莫來石隔熱板(8)、石英皿(9)、鉑金坩堝(10)和溫控儀；加熱爐殼(1)內的底部固定有隔熱板(2)，隔熱板(2)上設有莫來石爐膛(4)，莫來石爐膛(4)的頂端開口，莫來石爐膛(4)的外壁與加熱爐殼(1)的內壁之間充滿高鋁纖維棉(3)，莫來石爐膛(4)內的側壁和底部覆蓋有剛玉襯(7)，莫來石爐膛(4)的底部內和側壁內嵌固有高溫電阻加熱絲(6)，電阻加熱絲(6)緊貼剛玉襯(7)，石英皿(9)固定在莫來石爐膛(4)內，鉑金坩堝(10)置于石英皿(9)內，石英皿(9)的上方設有莫來石隔熱板(8)，莫來石隔熱板(8)的中央開口；熱電偶(5)的探測端連接石英皿(9)，熱電偶(5)的溫度輸出端連接溫控儀的輸入端，溫控儀用于控制高溫電阻加熱絲(6)的溫度。

【技術特征摘要】
1.微型高溫熔融鹽電加熱系統，其特征在于，包括加熱爐殼(1)、隔熱板(2)、高鋁纖維棉(3)、莫來石爐膛(4)、熱電偶(5)、高溫電阻加熱絲(6)、剛玉襯(7)、莫來石隔熱板(8)、石英皿(9)、鉑金坩堝(10)和溫控儀；加熱爐殼(1)內的底部固定有隔熱板(2)，隔熱板(2)上設有莫來石爐膛(4)，莫來石爐膛(4)的頂端開口，莫來石爐膛(4)的外壁與加熱爐殼(1)的內壁之間充滿高鋁纖維棉(3)，莫來石爐膛(4)內的側壁和底部覆蓋有剛玉襯(7)，莫來石爐膛(4)的底部內和側壁內嵌固有高溫電阻加熱絲(6)，電阻加熱絲(6)緊貼剛玉襯(7)，石英皿(9)固定在莫來石爐膛(4)內，鉑金坩堝(10)置于石英皿(9)內，石英皿(9)的上方設有莫來石隔熱板(8)，莫來石隔熱板(8)的中央開口；熱電偶(5)的探測端連接石英皿(9)，熱電偶(5)的溫度輸出端連接溫控儀的輸入端，溫控儀用于控制高溫電阻加熱絲(6)的溫度。2.根據權利要求1所述的微型高溫熔融鹽電加熱系統，其特征在...

【專利技術屬性】
技術研發人員：馬宇，謝鳴，梁浩，
申請(專利權)人：哈爾濱工業大學，
類型：發明
國別省市：黑龍江;23