熔盐基纳米流体制备系统技术方案

本发明专利技术提供的一种熔盐基纳米流体制备系统，包括相互连通的高温池和低温池，流体在高温池和低温池之间通过第一通路进行单向流动。在高温池内，通过分别从熔盐入口和纳米颗粒入口加入熔盐基溶液和纳米颗粒，从而使制得纳米流体中的纳米颗粒可以保持在适当的密度，从而使纳米流体达到预期的热力学性能。在低温池内，所述低温池内的温度高于所述纳米流体的熔点，且低于所述高温池内的温度，用于储存纳米流体并使其在处于一个能使其中的纳米颗粒均匀分布的温度。低温池和应用终端通过所述第二通路连接，纳米流体通过所述第二通路供给至应用终端。

【技术实现步骤摘要】
熔盐基纳米流体制备系统
本专利技术涉及纳米流体制备领域，具体涉及一种熔盐基纳米流体制备系统。
技术介绍
集中太阳能发电厂和高温储热系统是公知的能源技术，它们主要是以合成油作为主要的传热流体。因为导热油具有在较高的温度下(≥400℃)的不稳定性和毒性、蒸汽压高、成本高等缺陷，其正在被更安全，更便宜，更容易处理的熔盐材料而取代。然而，这些材料的热物理特性往往很差，为了解决这个问题，可以将一定量具有特定热力性能的纳米颗粒均匀分散到盐体中，从而获得纳米分散系，称为纳米流体。纳米流体与不含纳米颗粒的基底流体相比具有更高的热性能。众所周知，少量均匀分散的纳米颗粒(如二氧化硅、二氧化钛、三氧化二铝等)可使熔盐的比热容提高到25％。然而，正如最近的科学研究所指出的，纳米流体受到老化过程的影响，从而降低了它的热性能。这种老化过程主要是由于分散的颗粒的凝聚现象，可以从初始平均少于纳米直径(≈20nm)增长至几微米，从而导致在纳米分散分布的变化并因此减少传热流体的热性能，这一缺点在流体的固液相转变中更为突出。虽然纳米流体有可能提高传热流体和热能储存介质的热性能，但大规模可靠的制造和/或再生纳米流体的方法仍未被公开。大多数熔融盐基纳米流体只能以最小的量(克)制造，一般限于实验室规模。然而，在制备的最后阶段中，水基溶液被干燥，纳米颗粒的体积浓度的增加可能导致进一步的凝聚，因此纳米颗粒的存在降低了热性能。在应用于大规模能量系统的时候，纳米颗粒会产生同样的负面现象。生产过程中，老化和周期相位变化是造成纳米流体性能退化的最具影响力的因素。且现有纳米流体的制备与应用分开进行，需将纳米流体制备后投入应用，纳米流体性能退化后则需要另外更换制备好的纳米流体，而不能使纳米流体实时进行再生。
技术实现思路
因此，为了克服现有技术中，现有熔盐基纳米流体制备系统的在大规模生产运行时下纳米颗粒凝聚使纳米流体老化，且纳米流体的再生需要单独进行的问题，从而提供一种可以大规模投入生产运行且可以在生产线实时再生纳米流体的熔盐基纳米流体制备系统。本专利技术的设计方案如下：一种熔盐基纳米流体制备系统，包括：高温池，设有熔盐入口和纳米颗粒入口，用于使所述纳米颗粒均匀分布在所述熔盐内形成纳米流体；低温池，所述低温池内的温度高于所述纳米流体的熔点，且低于所述高温池内的温度；第一通路，连接于所述高温池和所述低温池之间，可使所述纳米流体自所述高温池流至所述低温池；第二通路，用于将所述低温池与所述应用终端连通，使所述纳米流体自所述低温池流至所述应用终端。优选的，还包括回收通路，一端与所述应用终端相连，另一端与所述低温池连通，所述回收通路内所述纳米流体自所述应用终端流回至所述低温池。优选的，所述高温池内设有搅拌装置，通过所述搅拌装置搅拌使纳米颗粒均匀分布在所述熔盐内形成纳米流体。优选的，在所述第一通路上设有第一光学监测装置，用于监测流过的纳米流体的均匀分散以及老化的情况，并控制所述高温池操作加入所述熔盐基溶液或所述纳米颗粒，或调整搅拌速度。优选的，在所述第二通路上还依次设有第二光学监测装置和三通阀，所述三通阀的入口与所述第二光学监测装置连通，所述三通阀的第一出口与所述应用终端连通，第二出口通过第三通路与所述高温池相连通，所述第二光学监测装置用于监测流过的所述纳米流体是否符合应用的需求，并通过所述三通阀控制符合需求的所述纳米流体流向所述应用终端，不符合需求的所述纳米流体流向所述高温池。优选的，在所述第一通路和所述第三通路上设有换热器，用于将所述第一通路内所述纳米流体的热量传递至所述第三通路内的所述纳米流体。优选的，所述纳米颗粒为陶瓷氧化物或碳衍生物。优选的，熔盐是基于硝酸盐、亚硝酸盐、碳酸盐或氯化物的纯熔盐，或上述熔盐的二元、三元或四元混合物。优选的，所述熔盐是由质量分数为60％硝酸钾和40％硝酸钠组成。优选的，所述纳米颗粒在所述纳米流体中的质量百分比为0.01％至20％。优选的，所述高温池内的高温解聚和分散在75℃至600℃的进行。优选的，所述高温池底部还设有排出口。优选的，在所述第一通路或所述第二通路上还设有泵体。本专利技术技术方案，具有如下优点：1、本专利技术提供的一种熔盐基纳米流体制备系统，包括相互连通的高温池和低温池，流体在高温池和低温池之间通过第一通路进行单向流动。在高温池内，通过分别从熔盐入口和纳米颗粒入口加入熔盐基溶液和纳米颗粒，从而使制得纳米流体中的纳米颗粒可以保持在适当的密度，从而使纳米流体达到预期的热力学性能。在低温池内，所述低温池内的温度高于所述纳米流体的熔点，且低于所述高温池内的温度，用于储存纳米流体并使其在处于一个能使其中的纳米颗粒均匀分布的温度。低温池和应用终端通过所述第二通路连接，纳米流体通过所述第二通路供给至应用终端。在一个已经存在的纳米流体为基础的能源生产和/或能量存储系统中，以熔盐为基底的纳米流体的制备和再生是容易实现的技术。通过提供长期稳定的纳米流体，熔盐的纳米流体制备再生可以保证热流体理想的传热性能。通过根据需求添加适当量的纳米粒子，提升了热传导纳米流体的灵活性。克服现有技术中，现有熔盐基纳米流体制备系统的在大规模生产运行时下纳米颗粒凝聚使纳米流体老化，且纳米流体的再生需要单独进行的问题，从而提供一种可以大规模投入生产运行且可以在生产线实时再生纳米流体的熔盐基纳米流体制备系统。2、本专利技术提供的一种熔盐基纳米流体制备系统，还包括回收通路，一端与所述应用终端相连，另一端与所述低温池连通，所述回收通路内所述纳米流体自所述应用终端流回至所述低温池，从而使在应用终端中老化的纳米流体得以回流至所述低温池内。3、本专利技术提供的一种熔盐基纳米流体制备系统，所述高温池内设有搅拌装置，通过所述搅拌装置搅拌使纳米颗粒均匀分布在所述熔盐内形成纳米流体，通过使用搅拌装置，对流体施加一定的剪切应力，用以打乱纳米颗粒聚团，使纳米颗粒在纳米流体中保持均匀分布。4、本专利技术提供的一种熔盐基纳米流体制备系统，在所述第一通路上设有第一光学监测装置，用于监测流过的纳米流体的均匀分散以及老化的情况，并控制所述高温池操作加入所述熔盐基溶液或所述纳米颗粒，或调整搅拌速度，从而使系统具有实时监测并反馈调节的功能，提供了对高温池中纳米流体的调控方向。5、本专利技术提供的一种熔盐基纳米流体制备系统，在所述第二通路上还依次设有第二光学监测装置和三通阀，所述三通阀的入口与所述第二光学监测装置连通，所述三通阀的第一出口与所述应用终端连通，第二出口通过第三通路与所述高温池相连通，所述第二光学监测装置用于监测流过的所述纳米流体是否符合应用的需求，并通过所述三通阀控制符合需求的所述纳米流体流向所述应用终端，不符合需求的所述纳米流体流向所述高温池。所述第二光学监测装置保证了从低温池输出至应用终端的纳米流体的质量，避免了由于老化等问题造成热力学性能不理想的纳米流体输送至应用终端。同时，通过第三通路可以使不符合需求的纳米流体回流至高温池进行在处理，并重新进行循环监测，实现了对纳米流体的重复再生利用，降低了与废弃的纳米流体替换过程相关的维护成本。6、本专利技术提供的一种熔盐基纳米流体制备系统，在所述第一通路和所述第三通路上设有换热器，用于将所述第一通路内所述纳米流体的热量传递至所述第三通路内的所述纳米流体。通过逆流换热的方式本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种熔盐基纳米流体制备系统，其特征在于，包括：高温池(1)，设有熔盐入口(2)和纳米颗粒入口(3)，用于使所述纳米颗粒均匀分布在所述熔盐内形成纳米流体；低温池(4)，所述低温池(4)内的温度高于所述纳米流体的熔点，且低于所述高温池(1)内的温度；第一通路(5)，连接于所述高温池(1)和所述低温池(4)之间，可使所述纳米流体自所述高温池(1)流至所述低温池(4)；第二通路(6)，用于将所述低温池(4)与所述应用终端(15)连通，使所述纳米流体自所述低温池(4)流至所述应用终端(15)。

【技术特征摘要】
1.一种熔盐基纳米流体制备系统，其特征在于，包括：高温池(1)，设有熔盐入口(2)和纳米颗粒入口(3)，用于使所述纳米颗粒均匀分布在所述熔盐内形成纳米流体；低温池(4)，所述低温池(4)内的温度高于所述纳米流体的熔点，且低于所述高温池(1)内的温度；第一通路(5)，连接于所述高温池(1)和所述低温池(4)之间，可使所述纳米流体自所述高温池(1)流至所述低温池(4)；第二通路(6)，用于将所述低温池(4)与所述应用终端(15)连通，使所述纳米流体自所述低温池(4)流至所述应用终端(15)。2.根据权利要求1中所述的熔盐基纳米流体制备系统，其特征在于，还包括回收通路(7)，一端与所述应用终端(15)相连，另一端与所述低温池(4)连通，所述回收通路(7)内所述纳米流体自所述应用终端(15)流回至所述低温池(4)。3.根据权利要求1中所述的熔盐基纳米流体制备系统，其特征在于，所述高温池(1)内设有搅拌装置(8)，通过所述搅拌装置(8)搅拌使纳米颗粒均匀分布在所述熔盐内形成纳米流体。4.根据权利要求1中所述的熔盐基纳米流体制备系统，其特征在于，在所述第一通路(5)上设有第一光学监测装置(9)，用于监测流过的纳米流体的均匀分散以及老化的情况，并控制所述高温池(1)操作加入所述熔盐基溶液或所述纳米颗粒，或调整搅拌速度。5.根据权利要求1-4中任一项所述的熔盐基纳米流体制备系统，其特征在于，在所述第二通路(6)上还依次设有第二光学监测装置(10)和三通阀，所述三通阀的入口与所述第二光学监测装置(10)连通，所述三通阀的第一出口与所述应用终端(15)连通，第...

【专利技术属性】
技术研发人员：谯耕，周育祯，雷宪章，徐桂芝，埃内斯托·穆拉，海伦娜·纳瓦罗·里维罗，姜竹，安娜贝尔·帕拉西奥斯·特鲁希略，杨岑玉，金翼，
申请(专利权)人：全球能源互联网欧洲研究院，全球能源互联网研究院有限公司，国网安徽省电力有限公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE