[发明专利]高温隔热组件

说明书

一种隔热囊包括第一和第二绝热材料片，其在第一片和第二片之间形成囊。至少一个反射箔设置在囊内，并且多个间隔物设置在囊内并且定位成将至少一个反射箔与第一和第二绝热材料片隔开。多个反射箔可设置在囊内，每个反射箔之间具有间隔物。隔热囊可卷成管状并在管道内使用或形成可用于容器内衬的面板。

相关申请的交叉引用

本申请基于35 U.S.C.§119(e)请求享有2016年12月12日提交的美国临时专利申请第62/433082号的权益，该申请通过引用以其整体并入本文中。

背景技术

本公开涉及传热领域，并且更具体地涉及在一定体积的高温流体和包含高温流体的容器之间提供热隔离。有些应用需要使用高温流体来储存热并输送热量以用于应用，如发电、化学合成反应控制、矿石提取、高效电池、生产层中的石油二次回收，或临界或亚临界裂变核心中的传热和中子学。在一些应用中，具有最有益特性的高温流体是熔盐。对于许多应用，该工艺的性能和能效随着温度高达800℃而改善。对于这种应用，通常用于容器和管道的金属在高于600℃的温度下不能可靠地操作来与熔盐接触。这些应用通常受到金属和合金在高温下的强度以及金属或合金的化学腐蚀的限制。在这些高温下，常规结构金属失去其强度并且金属表面以显著的速率腐蚀。含有高比例镍的金属合金能够在800℃下可靠地操作，同时耐腐蚀。然而，这种合金非常昂贵，并且作为罐和管道的材料用于上文所述的许多应用将是不可承受的。

发明内容

密封隔热囊用于降低容器(如管道或罐)的壁的温度，该容器包含高温流体，如熔盐，且因此提供使用较便宜的容器材料的可能性，同时仍然提供可靠的操作。

本发明的一个实施例涉及一种密封隔热囊，其限制高温应用中的辐射和传导传热。密封的隔热囊使得可在囊的相对面上维持大的温差，同时仅需要适度的传热来维持温差。应用实例包括利用熔盐的系统，集中太阳能中的储热，安全的核裂变能力，从矿石中提取金属以及需要高温的化学合成。

另外，公开了一种方法，其中多层囊定位为与包含热熔融流体的容器的内表面相邻的衬里。囊包括气密密封的层压板，层压板包含位于护套内的多个高反射薄金属箔，如电抛光镍。箔层通过诸如陶瓷按钮或条的间隔物的图案在囊内彼此间隔开，间隔物在护套面和相邻的箔层之间提供间隔。护套由两片耐腐蚀金属形成，并且护套通过沿两片的配合周缘焊接而密封，使得护套内部是气密的。在一些实施例中，焊接边缘远离囊的热侧折叠，使得所有焊缝位于囊的冷侧，使得焊缝在冷侧的温度下操作。

密封隔热囊在囊的两个面之间提供各种形式的传热的有效隔离(例如，传导、辐射、对流)。内部的反射层充当多层辐射热障层。陶瓷按钮提供间隔以限制相邻箔层的接触。囊的内部可填充惰性气体，例如氩气或氪气，其限制传导和对流作为传热机制。填充囊的气体压力足以在操作温度下提供与来自容器中熔融流体填充的液压力的近似压力平衡。对于一定范围的囊参数，通过由囊包围的腔(例如，参见图2)的一定体积的熔融流体可维持在800℃下，同时将容纳容器的壁温限制在约500℃。容器的壁温可通过流过构造成与容器的外壁热接触的热迹线的二次传热流体的流动来调节。

与陶瓷绝热材料相比，囊可更有效地限制传热。限制来自流体的传热导致较低的容器温度，这反过来允许容器由较便宜的材料制成，同时仍保持较长的使用寿命。在囊的护套中使用的昂贵的高镍合金的数量远小于容器和管道的数量，因此可使用廉价的金属而无后患。

密封隔热囊提供半柔性热障层，其可装配到新容器中或重新装配到现有容器中。其可以平坦或弯曲的几何形状制造，以对容器的表面'贴墙纸'，如大管，罐等，或以圆柱形或管形几何形状安装在管道中。在这种设备中，熔融流体将存在于隔热层的两个面上，因此层状组件将需要支承的压力仅等于熔融流体中的液压压力，不需要支承熔融流体的整体容纳物。