【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及sofc系统核心部件检测，进一步地涉及一种sofc空气预热器的性能测试系统及测试分析方法。
技术介绍
1、固体氧化物燃料电池(sofc)采用全固态电池结构，发电效率高，排放清洁，噪音低，燃料适应性广，可靠性高，是一种理想的未来动力装置，对助力我国“双碳”目标意义重大。
2、sofc运行温度高，因此，电堆进料的阳极燃料气和阴极空气都需要预热。阳极燃料气的流量小，所需热量少，对系统的热平衡影响较小，因此阳极燃料气预热器开发难度较低。而阴极空气的流量较大，且空气进出口温差很大，常温至高温680℃左右，所需热量很大，对系统热平衡的影响很大，对空气预热器的换热性能较高，因此在sofc系统正式使用前，需对空气预热器的换热性能进行测试。
3、由于空气预热器整体温度很高，且通常体积较紧凑，因此，现有的空气预热器性能测试中，通常采用金属热电偶套管的形式对空气出口温度进行测温，而金属热电偶套管的温度极容易受到空气预热器外壳温度的影响而造成空气出口温度测温不准；另外，由于sofc系统通常要求换热器压降非常小(百pa级)，因此，对于中大型系统来说，空气预热器的热侧和冷侧流体流通截面都比较大，实际测试过程中，如果只在进、出口截面上各安排一个温度测点，通常很难反映进、出口的真实温度。
4、中国专利文献cn116698469a提供了一种阴极空气预热器性能测试系统及方法，该测试系统中使用了sofc电堆进行测试，而目前sofc电堆是比较脆弱和昂贵的，如果操作不当极有可能造成sofc电堆损坏或性能下降，风险较大，测
技术实现思路
1、针对现有技术中空气预热器性能测试结果不准确、测试过程复杂、测试成本高等问题，本专利技术的目的在于提供一种sofc空气预热器的性能测试系统以及相匹配的测试分析方法，该性能测试系统包括燃烧器、空气预热器、空气加热器、空气供应管路、分别向燃烧器供应一定流量的甲烷和水蒸气的甲烷供应管路和水蒸气供应管路，空气供应管路提供的常温空气依次流经空气预热器的冷侧和空气加热器，被加热至一定温度后进入燃烧器进行燃烧，燃烧产生的燃烧产物气作为热侧流体进入空气换热器的热侧，与冷侧的常温空气进行换热，在热侧和冷侧的入口及出口处的管路上均设有热电偶套管，该测试分析方法根据热电偶套管的测得温度，结合热侧和冷侧的入口及出口处的气体流量，最终评估空气预热器的换热性能，同时该测试分析方法提供了测得温度的修正方法，提高测试结果的准确性。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种sofc空气预热器的性能测试系统，包括：燃烧器、空气预热器、空气加热器、空气供应管路、甲烷供应管路和水蒸气供应管路；所述燃烧器设有燃料气入口、空气入口、燃烧产物气出口和水蒸气入口；所述空气预热器设有冷侧入口、冷侧出口、热侧入口和热侧出口；所述燃料气入口和所述水蒸气入口分别与所述甲烷供应管路和所述水蒸气供应管路连通，所述甲烷供应管路和所述水蒸气供应管路用于分别向所述燃烧器内通入甲烷和水蒸气；所述空气供应管路、所述冷侧入口、所述冷侧出口、所述空气加热器、所述空气入口依次连通；所述燃烧产物气出口与所述热侧入口连通，所述热侧出口与外界大气连通；所述冷侧入口的管路上、所述冷侧出口的管路上、所述热侧入口的管路上和所述热侧出口的管路上均设有气体流量计和多个用于测量气体温度的热电偶套管。
4、在一些实施方式中，所述热电偶套管与所述空气预热器的外侧壁之间的距离为5—10cm；所述热电偶套管的测量端沿着管路的径向伸入管路内。
5、在一些实施方式中，所述冷侧入口的管路内、所述冷侧出口的管路内、所述热侧入口的管路内和所述热侧出口的管路内均设有测温截面，所述测温截面垂直于所述管路的中心轴线，所述测温截面上设有多个测温点，在所述测温点处设置所述热电偶套管的测量端。
6、在一些实施方式中，所述测温截面为圆形且直径大于10cm时，将所述测温截面分为m个等面积的分布圆环，所述分布圆环内设有至少一个所述测温点，第n个所述分布圆环内的所述测温点距离所述测温截面的中心点的距离rn由下式计算：
7、
8、式中，r为所述测温截面的半径，n为所述分布圆环的序数，m为所述分布圆环的总数。
9、在一些实施方式中，所述测温截面为矩形且某一边长大于10cm时，将所述测温截面分为m个等面积的四边形截面，在所述四边形截面的中心点设有一个所述测温点。
10、在一些实施方式中，所述甲烷供应管路包括依次连接的甲烷气瓶、电磁阀和甲烷流量控制器；所述空气供应管路包括依次连接的变频风机和空气流量控制器；所述水蒸气供应管路包括依次连接的水槽、计量水泵和水蒸气加热器，所述水蒸气加热器用于将水加热为干蒸气。
11、本专利技术还提供了一种sofc空气预热器的测试分析方法，使用上述的性能测试系统，包括如下步骤：
12、开启所述空气预热器、所述甲烷供应管路、所述空气供应管路、所述空气加热器和所述水蒸气供应管路，常温空气流经所述空气预热器的冷侧后，经所述空气加热器加热后通入所述燃烧器，同时向所述燃烧器通入一定流量的甲烷和水蒸气，甲烷和空气进行燃烧产生燃烧产物气，水蒸气随燃烧产物气一同进入所述空气预热器的热侧，与所述空气预热器的冷侧的常温空气进行换热；
13、待所述空气预热器达到稳定运行状态后，分别获取所述热侧入口的管路上、所述热侧出口的管路上、所述冷侧入口的管路上和所述冷侧出口的管路上所述热电偶套管的测得温度，根据所述测得温度以及甲烷、空气和水蒸气的流量，最终评估所述空气预热器的换热性能。
14、在一些实施方式中，该测试分析方法还包括：对所述测得温度进行修正，得到真实温度，具体如下：当所述测得温度稳定一段时间后，停止向所述燃烧器供应甲烷，关闭所述空气加热器，观察所述测得温度的变化：若所述测得温度上升，则所述真实温度高于所述测得温度；若所述测得温度缓慢下降，则所述真实温度与所述测得温度基本一致；若所述测得温度急速下降，则所述真实温度低于所述测得温度。
15、在一些实施方式中，所述测得温度的修正公式如下：
16、
17、式中，tp为所述真实温度，tm为所述测得温度，为关闭所述空气加热器后，在预设时间内所述测得温度的变化率，的单位为℃/min，k和b均为经验系数。
18、在一些实施方式中，所述预设时间为5min；b的取值为6.6；k的取值为1.5。
19、与现有技术相比，本专利技术所提供的sofc空气预热器的性能测试系统及测试分析方法具有以下有益效果：
20、1、本专利技术提供的性能测试系统组成简单，可直接对空气预热器进行性能测试，无需使用整个sofc电堆和重整器(内置催化剂)，测试成本低，可靠性和经济性高，可适用于大部分sofc空气预热器，市场应用规模广；<本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种SOFC空气预热器的性能测试系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的性能测试系统，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的性能测试系统，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的性能测试系统，其特征在于，
5.根据权利要求3所述的性能测试系统，其特征在于，
6.根据权利要求1所述的性能测试系统，其特征在于，
7.一种SOFC空气预热器的测试分析方法，使用权利要求1-6任一所述的性能测试系统，其特征在于，包括如下步骤：
8.根据权利要求7所述的测试分析方法，其特征在于，还包括：
9.根据权利要求8所述的测试分析方法，其特征在于，
10.根据权利要求9所述的测试分析方法，其特征在于，
【技术特征摘要】
1.一种sofc空气预热器的性能测试系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的性能测试系统，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的性能测试系统，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的性能测试系统，其特征在于，
5.根据权利要求3所述的性能测试系统，其特征在于，
6.根据权利要求1所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：周耀东，孙春华，邓笔财，王书恒，王林涛，李海亮，
申请(专利权)人：上海齐耀动力技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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