【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于太阳能光热发电，具体涉及一种用于太阳能光热电站的温差型脉动传热装置和系统。
技术介绍
1、与目前商业化的熔融硝酸盐技术相比，下一代储热技术应该具有更高的运行温度和更低的资本支出。目前，高温熔盐技术是下一代太阳能光热电站中最有应用前景的储热技术之一。下一代高温熔盐技术可以保留目前商业化熔盐储热系统的设计，可以大大减少下一代太阳能光热技术的研发 和商业化风险。为适配下一代储热技术，发电系统选用了超临界二氧化碳布雷顿动力循环，其理论发电效率可以达到50%以上，远大于目前的蒸汽电系统。值得指出的是，在熔盐与超临界二氧化碳的换热过程中，存在两种换热介质对流换热性能差异较大的问题，无法实现最大化的传热效率。
2、
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种用于太阳能光热电站的温差型脉动传热装置和系统，解决熔盐与超临界二氧化碳传热过程中超临界二氧化碳侧对流换热系数相对较低的问题。
2、本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
3、一种用于太阳能光热电站的温差型脉动流传热装置，主要包括脉动流发生管、气态介质、涡流装置、连杆、活塞、活塞腔、一号阀片、高温熔盐管、二号阀片、支路管、换热装置、集液腔、换热管、空气腔、回流管、熔盐换热器、缓冲罐、热虹吸管、传热腔。
4、系统介质换热流动说明：
5、（1）高温熔盐通过高温熔盐管进入熔盐换热器，与二氧化碳换热后，流出熔盐换热器。然后，换热完成的高温熔盐，流回后续流程的熔盐
6、（2）二氧化碳通过脉动流发生管进入熔盐换热器，与高温熔盐换热， 二氧化碳吸热升温后流出熔盐换热器；然后，被加热的二氧化碳进入后续的发电系统，推动发电机组发电，经过发电系统后，被冷却降温的二氧化碳再次进入脉动流发生管，进行下一轮的换热过程。
7、运行流程说明：
8、（1）气态介质进入脉动流发生管，推动涡流装置中的涡轮转动；
9、（2）涡流装置中的涡轮转动，带动连杆，使得活塞在活塞腔内上下移动；当活塞下移，一号阀片开启，二号阀片关闭，高温熔盐管内部分熔盐进入活塞腔中；随后，活塞在连杆的带动下进行了上移，一号阀片关闭， 二号阀片开启，活塞腔内熔盐依次通过支路管、换热装置、回流管进入高温熔盐储罐。注，前述支路中熔盐的流动过程，为间歇性行为， 同时，高温熔盐每次流经换热装置后均会被排空；
10、（3）熔盐流经换热装置，其中熔盐与热虹吸管中的液态金属进行了热量交换；脉动流发生管中的气态介质与传热腔的液态金属进行热交换；虹吸管中的液态金属，在前述两端形成温差，形成自驱动流；在传热腔中，液态金属间歇性对气态介质进行加热；
11、（4）在脉动流发生管中，气态介质轴向流动，间歇性经过加热膨胀而后压力升高，形成加压与稳压两股间歇性交替流体，形成周期性的脉动，即生成脉动流；
12、（6）脉动的气态介质在换热器中与高温熔盐进行热交换，而后进入缓冲罐。
13、（7）缓冲罐将脉动流转变为稳态流后，让气态介质继续进入发电系统循环管路。
14、专利技术人发现，主要问题在于超临界二氧化碳为气态，其对流换热系数要远低于液态（在相同稳态流速下）。因此，为提高超临界二氧化碳的对流换热系数，使得熔盐到超临界二氧化碳的传热效率最大化，通过一定方式实现超临界二氧化碳侧流体复杂化（非线性波动，如脉动形态），可提高超临界二氧化碳的扰流程度而强化传热能力。
15、综上所述，本专利技术具有以下有益效果：
16、（1）利用可压气体的热胀冷缩原理，通过温度控制，使稳态流转变成脉动流，有利于提高湍流度，强化传热。
17、（2）采用了液态金属的热虹吸效应，实现了流体流动传热的自驱动系统。
18、（3）实现脉动频率自调节，根据气态介质的流量变化，相应改变了活塞上下运动频率，进而控制了热虹吸管内液态金属与熔盐、气体介质之间的热交换频率。也就是说，气态介质流量较小时，所需热交换量较小，可适当减弱流体自身的热交换能力；反之亦然。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种用于太阳能光热电站的温差型脉动流传热装置，其特征在于：包括脉动流发生管（1），在所述脉动流发生管（1）内流动的气态介质（2），设置在所述脉动流发生管（1）内的涡流装置（3），与所述涡流装置（3）连接的连杆（4），与所述连杆（4）一端连接的活塞（5），容纳所述活塞（5）的活塞腔（6），设置在所述活塞腔（6）端部的一号阀片（7），高温熔盐管（8），设置在所述活塞腔（6）侧壁的二号阀片（9），与所述活塞腔（6）一侧连通的支路管（10），与所述支路管（10）一端连通的换热装置（11），设置在所述换热装置（11）内的集液腔（12）、换热管（13）和空气腔（14），设置在所述换热管（13）一端的回流管（15），与所述脉动流发生管（1）相连通的熔盐换热器（16），与所述熔盐换热器（16）相连的缓冲罐（17），设置在所述脉动流发生管（1）上方的虹吸管（18），以及与设置在所述脉动流发生管（1）上方的且与所述脉动流发生管（1）和所述虹吸管（18）相连通的传热腔（19），所述高温熔盐管（8）与所述熔盐换热器（16）相连通。
2.一种用于太阳能光热电站的温差型脉动流传热系统，其特征
3.根据权利要求2所述的一种用于太阳能光热电站的温差型脉动流传热系统，其特征在于：二氧化碳通过所述脉动流发生管（1）进入所述熔盐换热器（16）与高温熔盐换热，二氧化碳吸热升温后流出所述熔盐换热器（16）；然后，被加热的二氧化碳进入后续的发电系统，推动发电机组发电，经过发电系统后，被冷却降温的二氧化碳再次进入所述脉动流发生管（1），进行下一轮的换热过程。
4. 根据权利要求3所述的一种用于太阳能光热电站的温差型脉动流传热系统，其特征在于：所述气态介质（2）进入所述脉动流发生管（1），推动所述涡流装置（3）中的涡轮转动；所述涡流装置（3）中的涡轮转动，带动所述连杆（4），使得所述活塞（5）在所述活塞腔（6） 内上下移动；当所述活塞（5） 下移，所述一号阀片（7）开启，所述二号阀片（9） 关闭，所述高温熔盐管（8） 内部分熔盐进入所述活塞腔（6）中；随后，所述活塞（5）在所述连杆（4） 的带动下进行了上移，所述一号阀片（7）关闭，所述二号阀片（9）开启，所述活塞腔（6）内熔盐依次通过所述支路管（10）、所述换热装置（11）以及所述回流管（15）进入高温熔盐储罐。
5.根据权利要求4所述的一种用于太阳能光热电站的温差型脉动流传热系统，其特征在于：所述支路管（10）中熔盐的流动过程为间歇性行为，同时，高温熔盐每次流经所述换热装置（11）后均会被排空。
6. 根据权利要求5所述的一种用于太阳能光热电站的温差型脉动流传热系统，其特征在于：熔盐流经所述换热装置（11），其中熔盐与所述虹吸管（18） 中的液态金属进行热量交换；脉动流发生管 1 中的所述气态介质（2）与所述传热腔（19）的液态金属进行热交换；虹吸管中的液态金属，在前述两端形成温差，形成自驱动流；在所述传热腔（19）中，液态金属间歇性对所述气态介质（2）进行加热。
7.根据权利要求6所述的一种用于太阳能光热电站的温差型脉动流传热系统，其特征在于：在脉动流发生管中，所述气态介质（2）轴向流动，间歇性经过加热膨胀而后压力升高，形成加压与稳压两股间歇性交替流体，形成周期性的脉动，即生成脉动流。
8.根据权利要求7所述的一种用于太阳能光热电站的温差型脉动流传热系统，其特征在于：所述气态介质（2）在所述熔盐换热器（16）中与高温熔盐进行热交换，而后进入所述缓冲罐（17）。
9.根据权利要求8所述的一种用于太阳能光热电站的温差型脉动流传热系统，其特征在于：所述缓冲罐（17）将脉动流转变为稳态流后，所述气态介质（2）继续进入发电系统循环管路。
...【技术特征摘要】
1.一种用于太阳能光热电站的温差型脉动流传热装置，其特征在于：包括脉动流发生管（1），在所述脉动流发生管（1）内流动的气态介质（2），设置在所述脉动流发生管（1）内的涡流装置（3），与所述涡流装置（3）连接的连杆（4），与所述连杆（4）一端连接的活塞（5），容纳所述活塞（5）的活塞腔（6），设置在所述活塞腔（6）端部的一号阀片（7），高温熔盐管（8），设置在所述活塞腔（6）侧壁的二号阀片（9），与所述活塞腔（6）一侧连通的支路管（10），与所述支路管（10）一端连通的换热装置（11），设置在所述换热装置（11）内的集液腔（12）、换热管（13）和空气腔（14），设置在所述换热管（13）一端的回流管（15），与所述脉动流发生管（1）相连通的熔盐换热器（16），与所述熔盐换热器（16）相连的缓冲罐（17），设置在所述脉动流发生管（1）上方的虹吸管（18），以及与设置在所述脉动流发生管（1）上方的且与所述脉动流发生管（1）和所述虹吸管（18）相连通的传热腔（19），所述高温熔盐管（8）与所述熔盐换热器（16）相连通。
2.一种用于太阳能光热电站的温差型脉动流传热系统，其特征在于：高温熔盐通过所述高温熔盐管（8）进入所述熔盐换热器（16），与二氧化碳换热后，流出所述熔盐换热器（16）；然后，换热完成的高温熔盐，流回熔盐母管，进行后续的吸热升温，再进入下一轮熔盐与二氧化碳换热。
3.根据权利要求2所述的一种用于太阳能光热电站的温差型脉动流传热系统，其特征在于：二氧化碳通过所述脉动流发生管（1）进入所述熔盐换热器（16）与高温熔盐换热，二氧化碳吸热升温后流出所述熔盐换热器（16）；然后，被加热的二氧化碳进入后续的发电系统，推动发电机组发电，经过发电系统后，被冷却降温的二氧化碳再次进入所述脉动流发生管（1），进行下一轮的换热过程。
4. 根据权利要求3所述的一种用于太阳能光热电站的温差型脉动流传热系统，其特征在于：所述气态介质（2）进入所述脉动流发...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄其，章颢缤，宓霄凌，周楷，王伊娜，
申请(专利权)人：浙江高晟光热发电技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。