[发明专利]一种旋转式高温熔盐腐蚀特性模拟系统

说明书

技术领域

本发明属于聚光太阳能热发电的蓄热介质检测设备领域，具体涉及一种旋转式高温熔盐腐蚀特性模拟系统。

背景技术

能源在社会发展过程中占有非常重要的地位，随着我国经济的不断发展，能源消耗量也在不断增加，聚光式太阳能热发电(CSP)因其易于集成以及热能存储系统(TES)的可行性以及高效性使得CSP商业比其他可再生能源更具有吸引力。在CSP蓄热介质中，熔融盐混合物因其导热系数大、热稳定性和化学稳定性好、质量传递速度快等优势经常作为传热流体(HTF)和作为热能存储(TES)介质。国外对混合硝酸盐进行了深入研究，证明60％NaNO₃和40％KNO₃组成的复合二元熔盐非常适合聚光式太阳能高温热发电的使用。

对CSP电厂和熔融盐来说，材料的腐蚀行为是不可忽视的问题，为此国内外也有相关学者对熔盐腐蚀问题展开研究。1985年，Slusser等人便对CSP系统中硝酸盐以及亚硝酸盐对镍基合金钢的腐蚀行为进行研究分析。之后又有学者对不锈钢以及其他的合金钢进行实验研究。

在实验装置方面，静态实验高温熔盐装置系统较多，但是静态实验与实际情况差别较大，多物理场的耦合作用难以体现。在操作方式上，现有技术一般将金属式样直接放置或者依靠在坩埚底部进行高温腐蚀实验。而这样的实验结果往往式样腐蚀非常不均匀，与坩埚壁面接触的部位腐蚀比较严重，而正是由于其接触使得坩埚壁面对金属式样产生干扰，从而腐蚀结果并不能真正反映腐蚀介质对金属式样的腐蚀情况。在现有的动态熔盐腐蚀系统装置中，有熔盐蓄热罐和管道系统，熔盐在管道中流动并在整个系统中循环，容易凝结进而堵塞管道，另外需加设保温棉，对热泵也要求较高。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种旋转式高温熔盐腐蚀特性模拟系统，该模拟系统结构设计合理，操作简单，测试结果全面有效。

本发明是通过以下技术方案来实现：

本发明公开的一种旋转式高温熔盐腐蚀特性模拟系统，包括熔盐罐、搅拌装置、电机以及用于控制电机升降的电机升降装置，熔盐罐内还设有电加热装置；搅拌装置的一端固定于电机底部，另一端伸入熔盐罐内，电机能够带动搅拌装置升降及转动，搅拌装置伸入熔盐罐内的一端上放置有待测试样片。

优选地，电机升降装置包括电机底座圆盘、顶部固定架、顶部转盘、转轴及若干支架，支架的一端可拆卸的设置在顶部固定架上，另一端固定设置在熔盐罐顶壁上；转轴穿过顶部固定架和顶部转盘的轴心直通熔盐罐内部，顶部转盘活动连接在顶部固定架上方；

电机设置在转轴上，通过转动顶部转盘使电机延转轴上下滑动；电机底座圆盘设置于熔盐罐顶部开口处，电机降至最底端时卡合于电机底座圆盘上。

优选地，搅拌装置包括搅拌轴，搅拌轴上端与电机底部相连，下端伸入熔盐罐内，且在下端设有若干根搅拌棒，搅拌棒上设有若干待测试样片。

优选地，待测试样片为T型结构，在搅拌棒上设有多个用于插放所述待测试样片的插孔。

优选地，搅拌棒为4根，4根搅拌棒交叉设置。

优选地，还包括设置在熔盐罐罐体内的一个热电偶套管，在该热电偶套管底部开设有若干与搅拌棒上的插孔位置对应的圆孔，圆孔中穿设有用于实时测量待测试样片温度的热电偶丝。

优选地，热电偶套管为Z型套管。

优选地，电加热装置包括设置在熔盐罐罐体底部和侧壁内的若干加热盘管及电阻丝，电加热装置能够将熔盐罐的罐体温度升至550℃。

优选地，熔盐罐内还设有用于监控温度的温控装置。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明公开的旋转式高温熔盐腐蚀特性模拟系统，包括内部设有电加热装置的熔盐罐，还包括电机以及能够控制电机升降的电机升降装置，在电机底部还设有能够伸入熔盐罐内部的搅拌装置，待测试样片均放置在搅拌装置上。进行高温腐蚀实验时，通过电机的转动带动搅拌装置旋转，且电机的高度可调，从而使得搅拌装置伸入熔盐罐中的深度可调，同时在熔盐罐内部的电加热装置能够提供不同的温度变化，使待测试样片静止或旋转浸入在熔盐介质中完成不同的测试需求。利用本发明的旋转式高温熔盐腐蚀特性模拟系统，可全面、有效反映熔盐介质、流速、温度等对不同材料金属样片的腐蚀情况，该系统能在高温状态长时间连续运转(2000h起)，从而更真实地模拟现场，得到待测试样片的腐蚀结果分析更具有说服力。