用于测试和评估在高温操作下的传热元件的方法和系统技术方案

本发明专利技术描述了用于测试和评估在高温操作下的传热元件的方法和系统(200)。系统(200)包括各个构件，其配置为：引入传热流体(HTF)和第二流体到至少一个换热器中，测量一个或多个与在HTF和第二流体之间的传热有关的热力学参数，基于所测量的热力学参数确定所述HTF的至少一个热物理参数，并且最后基于所确定的热物理参数对HTF进行分级。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及在基于太阳能的热电厂和太阳能储热应用中使用的传热元件，并且特 别地设及一种用于该样的元件的性能评估的测试装备（set-up)和方法。
技术介绍
随着诸如煤炭、石油等的不可再生能源的连续消耗，正寻找替代能源W用于各种 应用。该种重要的和不受限制的能源之一是太阳能，其在最近几年中已经吸引了最多的研 究关注。例如集中太阳能发电的一些系统已经被设计W采集和储存太阳能。 在集中太阳能发电（CSP)中，多个太阳追踪集中器将太阳光聚焦在接收器上。接 收器包括被加热的传热流体。采集的能量用于产生蒸汽、或储存为用于W后在蒸汽产生中 使用的热能。在传统的汽轮发电机中使用最终产生的蒸汽W发电。 在遍及全世界建立的大多数CSP厂中，使用的HTF通常是油基或烙融盐。关于油基 HTF的主要问题是碳氨化合物的分解高于400°C，其限定了太阳能收集器（抛物槽）的操作 温度。另外，高至400°C的油基HTF的可用性也受限。诸如硝酸盐（NaN03和KN03)的混合 物的烙融盐可W用于高温操作，主要在高至560°C的太阳能塔中。然而，烙融盐的处理非常 具有挑战性且是危险的，特别是当盐在温度低于230°C冻结时在基于抛物槽的CSP系统中。 由于CSP装置是为了在基本上更高的温度操作，W便与其它的替代技术相比而改 善经济性，所W几个抛物槽企业正在探查（explore)将允许在高得多的温度操作的替代 HTF。当前正在研究中的HTF的例子包括烙融盐、用于直接产生蒸汽的水、有机娃、离子液 体、和芳姪杂环蒙（polyaromaticnapthalenes)。此外，研究人员也一直考虑将纳米颗粒渗 入到该种流体W改善它们在高温下的热容量、传热率、和/或热稳定性。 因此，当务之急在于具有用于全面地测试和评估在高温条件下的HTF的机制。 另一个当务之急在于测试和评估在所述条件下的其它类型的传热元件（诸如换 热器）。 本专利技术的目的： 本专利技术的另一个目的是测试和评估在高温下操作的传热元件（例如，传热流体 化T巧）。 本专利技术的另一个目的是使用上述模拟，执行对在高温下的HTF的循环耐久性测 试。 本专利技术的又一个目的是通过上述模拟评估在高温条件下的另一个传热元件，即换 热器元件。
技术实现思路
在本专利技术的一个实施例中，已经描述了用于测试和评估在高温操作中的传热元件 的方法。该方法W将传热流体脚巧和第二（secondary)流体引入到至少一个换热器中为 开始。测量至少一个与在HTF和第二流体之间的传热有关的热力学参数。此后，基于所测 量的与第二流体有关的热力学参数确定所述HTF的至少一个热物理参数。最后，基于所述 HTF的至少一个热物理参数对传热流体进行分级（grade)或评级（rate)。 在本专利技术的另一个实施例中，本专利技术描述了用于测试和评估在高温操作中的传热 元件的系统。在系统中，引入部件将传热流体（HT巧和第二流体向用于在HTF和第二流体 之间传热的换热器引入。测量部件测量至少一个与在HTF和第二流体之间的传热有关的热 力学参数。处理至少基于至少一个测量的与第二流体有关的热力学参数，确定所述HTF的 至少一个热物理参数。最后，分级部件基于所确定的所述传热流体的热物理参数对HTF进 行分级或评级。 为了使得本专利技术的优点和特征进一步清楚，将参考本专利技术的在附图中示出的特定 实施例给出本专利技术的更具体说明。应理解，该些附图只描绘了本专利技术的典型实施例，所W不 被认为是对其范围的限定。将通过附图描述和说明本专利技术的额外特征和细节。【附图说明】 当参考附图阅读W下详细说明时，本专利技术的该些及其它特征、方面和优点将变得 更好理解，其中在整个附图中相同的字符表示相同的部分，其中； 图1示出了对应于本专利技术的实施例的流程图； 图2示出了根据本专利技术的实施例的详细内部构造郝[001引图3示出了根据本专利技术的第一实施例的本专利技术通过控制流程图的示例性实施方 式。 此外，本领域技术人员将理解附图中的元件为简单起见而示出并且可W不必然地 按比例描绘。例如，流程图示出了根据帮助改善对本专利技术的各方面的理解而设及的最重要 步骤的方法。此外，根据设备的构造，可W通过传统符号在附图中表示设备的一个或多个构 件，并且附图可W仅仅示出与理解本专利技术的实施例有关的那些具体细节，W便不会使具有 对受益于此处的说明的本领域普通技术人员来说容易显而易见的细节的附图难W理解。【具体实施方式】 为了提高对本专利技术的原理的理解，现在将参考附图中示出的实施例，并且将使用 特定语言描述该实施例。尽管如此，将理解由此意图不限制本专利技术的范围，示出的系统的该 种变化和进一步的改变、W及其中示出的本专利技术原理的该种进一步应用被考虑为对于本发 明相关的本领域技术人员来说将通常发生。 本领域技术人员将理解上述一般说明及W下的详细说明是对本专利技术的示范和解 释，而不意图限制其。 在整个此说明书中对"一方面"、"另一个方面"或相似语言的引用意味着与实施例 有关地描述的特定特征、结构、或特性包括在本专利技术的至少一个实施例中。由此，在整个此 说明书中短语"在实施例中"、"在另一个实施例中"及相似语言的出现可W但不必须全部指 相同的实施例。 术语"包括"、"包含"或其任何其它改变意图覆盖非排他性包含，使得包括步骤列 表的处理或方法不仅仅包括该些步骤，而是可W包括未明确列出或者该种处理或方法所固 有的其它步骤。类似地，通过"包括......"进行的一个或多个设备或子系统或元件或结构 或构件在没有进一步制约的情况下不排除其它设备或其它子系统或其它元件或其它结构 或其它构件或附加设备或附加子系统或附加元件或附加结构或附加构件的存在。 除非另外限定，，在此使用的所有技术和科学术语具有如本专利技术所属于的本领域 普通技术人员所通常理解的相同含义。在此提供的系统、方法、和例子仅仅是说明性的，而 并非意图进行限制。 下面将参考附图详细描述本专利技术的实施例。 在任何基于太阳能的CSP发电厂中的传热流体是发电的主要因素。在CSP发电厂 中采用任何开发的HTF之前，HTF需要对其属性（包括HTF的热物理属性、循环耐久性和性 能测试等）进行详细评估。HTF的热物理属性或性能指标包括它的沸点、烙点、在操作范围 内的蒸气压力、热导率、粘度、密度和热容量。该些属性限定在太阳能CSP发电厂中特定HTF 能够有效地输送热量的参数和条件的范围。 诸如粘度和密度的属性是HTF的累的能力的指标。热容量和热导率分别是HTF热 量保持能力和释放收集器（或下游换热器）中的热量的能力的指标。HTF的热稳定性也是 对于该种高温应用的非常重要的参数。如粘度、热导率、密度和热容量的上述热物理属性是 通常通过依赖基于差示扫描量热计值SC)、激光闪光系统、流变仪等的不同分析测试而评估 的基本材料属性。通常在室温下或略微地高于室温对少量样品执行该些测试。[002引然而，上述热物理属性改变温度条件的sa函数。所W，该种传热流体在真实系统 中的性能不仅取决于材料属性，而且取决于动态操作条件和换热器几何形状。此外，在实验 室条件下在少量流体上执行HTF的循环测试/耐久性测试，其无法提供实际的估计。此外， 在400°C操作条件使用的大部分HTF是两相系统，其在达到大约250-270°C的温度时变成气本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于测试和评估在高温操作下的传热元件的方法，该方法包括：引入(步骤102)传热流体(HTF)和第二流体到至少一个换热器中；测量(步骤104)至少一个与在HTF和第二流体之间的传热有关的热力学参数；基于至少一个测量的与第二流体有关的热力学参数确定(步骤106)所述HTF的至少一个热物理参数；以及基于所述HTF的至少一个热物理参数对传热流体进行分级(步骤108)。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：V·蒂瓦里，U·斯里瓦斯特瓦，A·夏尔马，A·A·格普塔，S·K·萨兰吉，R·K·马洛特拉，
申请(专利权)人：印度石油有限公司，
类型：发明
国别省市：印度;IN