[發明專利]一種液態金屬流量標定容器

有效

• 申請號: 201410783742.6
• 申請日: 2014-12-16
• 公開（公告）號: CN104406663B
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發明（設計）人: 賀建;朱志強;汪海;尚華;張朝東
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: G01F25/00
• 分類號: G01F25/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司11251
• 代理人: 成金玉,李新華

技術領域

本發明為一種液態金屬流量標定容器，屬于液態金屬流量測量技術領域。

背景技術

液態金屬，比如鈉、鉛、鉛鉍等，由于具有良好的熱傳導特性和中子特性已被選作先進快中子反應堆的冷卻劑材料。用于快中子反應堆的冷卻劑液態金屬(鈉、鉛鉍等)熔點約在80℃～150℃，其正常運行溫度范圍為200℃～600℃。同時，液態金屬鋰、鉛鋰等由于其良好的傳熱特性和氚增殖特性，在未來先進核聚變反應堆研究中被優先選為反應堆中的冷卻劑材料和氚增殖材料。為了在堆外開展一系列關鍵技術實驗，并驗證先進反應堆核心技術，，目前世界很多國家都已經建造或正在建在液態金屬回路。中科院合肥物質科學研究院已經建造的DRAGON-IV液態鉛鋰回路是目前國際上獨有的多功能強迫對流鉛鋰實驗回路，近期還將建設系列高溫液態鉛鉍強迫對流回路，用于演示加速器驅動液態鉛鉍冷卻快中子嬗變堆技術，并作為綜合實驗平臺獲取液態金屬鉛鉍對結構材料腐蝕率、熱工水力學規律等。

液態金屬不透明特性使得傳統的流量測量技術難以取得良好的效果，尤其是在高溫高壓、化學腐蝕強等一系列復雜苛刻條件下，流量精確測量更是難以實現，并且直接接觸測量對流體流場會產生干擾，測量精確或測量結果更難以置信。本發明可以對液態金屬進行實流標定測量，獲取流量修正系數，為下一步流量精確測量提供實驗依據，最終為研究反應堆熱傳導、材料腐蝕、熱工測量等提供流量測量可靠的實驗依據，具有非常重大的意義。

而現有的液態金屬流量標定容器很多，但都存在共同的不足：1)當標定容器內液位不斷上升過程中，其容器進出口形成的壓差逐漸增大，這對流量標定帶來一定的誤差；2)液態金屬流入標定容器易使液面產生波動，從而影響液位探針測量的穩定性，這對流量測量會帶來巨大的影響。

本發明為一種液態金屬流量標定容器，通過在容器內正中間位置的圓形內筒外側增加碗狀擋板和傘狀擋板，且圓形內筒內布置多點液位探針，可以實現在流量標定過程中，標定容器內液態金屬液面穩定上升的效果。通過這種方法，可以有效地避免已有標定容器存在的不足之處，能夠使流入標定容器內的液態金屬穩定緩慢連續上升，實現液態金屬體積流量準確測量，具有標定精度高、穩定性好、可靠性高等優點。

發明內容

針對現有的流量標定容器存在的不足之處，本發明的目的是提供一種液態金屬流量標定容器，它具有標定精度高、穩定性好、可靠性高等優點。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種液態金屬流量標定容器，用于高溫液態金屬流量標定實驗，該流量標定容器包括碗狀擋板、傘狀擋板、圓形內筒、液位探針、液態金屬進入管和排放管；其中：

(i)碗狀擋板和傘狀擋板均是不銹鋼材質，兩者交替連接，呈多層結構，且焊接在圓形內筒外壁，液態金屬從碗狀擋板寬口流入窄口流出，沿著傘狀擋板外側向下流動；

(ii)液態金屬從標定容器進入管流入至碗狀擋板上寬口，從碗狀擋板下窄口流出至傘狀擋板上端，再從傘狀擋板下端流出至碗狀擋板上寬口，以此類推，最終流至標定容器的底部；此過程中，碗狀擋板和傘狀擋板能夠使流經的液態金屬緩慢向下流動，避免從進入管直接流至標定容器底部造成液面波動，從而達到標定容器內液面穩定上升的效果。

進一步的，所述的圓形內筒垂直安裝于標定容器內的正中間位置，上端與標定容器的頂部焊接，且高出標定容器頂部一定高度，約高于焊接處15cm；下端與標定容器的底部的倒三角邊頂部保持齊平，且內筒底部與標定容器是連通的。

進一步的，所述的圓形內筒內含有若干個液位探針，該探針上端通過固定裝置與圓形內筒頂部連接，其下端根據實際長度需要置于相應位置，且垂直懸空，切勿與圓形內筒內壁接觸；液位探針外加圓錐形陶瓷套管保護，且最上面一個陶瓷管用點焊固定，避免相互接觸導通，其用途是用于檢測液態金屬液面高度信息，能夠實現等距離液位探針間隔內體積流量準確測量，且安裝靈活、便于拆卸和維護。

進一步的，所述的液態金屬進入管和排放管，分別位于標定容器的頂部和底部，且均與標定容器焊接連接，其功能是液態金屬從進入管進入標定容器，從排放管流出標定容器，其中排放管垂直安裝于標定容器底部正中間位置，其頂部水平線低于標定容器的底部水平線，這樣能夠保證標定容器內液態金屬能夠自動排空。

本發明的原理在于：