[發(fā)明專利]一種液態(tài)金屬與低沸點(diǎn)工質(zhì)混合器

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201911373003.9
• 申請日: 2019-12-27
• 公開（公告）號: CN111013443A
• 公開（公告）日: 2020-04-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周小明;姜燕妮
• 申請（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)常州校區(qū)
• 主分類號: B01F7/18
• 分類號: B01F7/18
• 代理公司: 南京縱橫知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 范青青

本發(fā)明公開了一種液態(tài)金屬與低沸點(diǎn)工質(zhì)混合器，包括密封殼體、樹型結(jié)構(gòu)、液態(tài)金屬流道、混合流體流道；所述樹型結(jié)構(gòu)的主干管路與分枝管路連通，且分枝管路設(shè)置多個小孔，所述樹型結(jié)構(gòu)安裝在殼體底面位置，能夠旋轉(zhuǎn)，液態(tài)金屬流道和混合流體流道相對連通安裝在殼體。高溫液態(tài)金屬通過液態(tài)金屬流道流入混合器，低沸點(diǎn)工質(zhì)通過主干管路流入，分支管路小孔流出到混合器內(nèi)，同時(shí)在樹型結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)攪拌的作用下與液態(tài)金屬充分接觸，強(qiáng)化混合，提高換熱效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于樹型結(jié)構(gòu)的液態(tài)金屬與低沸點(diǎn)工質(zhì)混合器，屬于流體混合制備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

能源問題是21世紀(jì)世界面臨的重大問題之一，我國的能源處于短缺中，又因能源儲備有限，隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，隨之面臨著能源危機(jī)。而化石燃料的使用對大氣造成的污染不可估量，尋找綠色無污染的能源替代品成為了當(dāng)務(wù)之急。低溫液態(tài)金屬磁流體發(fā)電技術(shù)具有高轉(zhuǎn)換效率和低環(huán)境污染的優(yōu)點(diǎn)是深空探測航天器電源和新能源利用中最具有競爭力的一種，而混合器是多相液態(tài)金屬磁流體發(fā)電系統(tǒng)的重要部件之一。

基于熱驅(qū)動的液態(tài)金屬兩相流磁流體發(fā)電系統(tǒng)是一種將熱能通過磁流體發(fā)電轉(zhuǎn)化為電能的技術(shù)。該技術(shù)中高溫的液態(tài)金屬與低溫的低沸點(diǎn)工質(zhì)在混合器中混合，低沸點(diǎn)工質(zhì)被高溫液態(tài)金屬加熱，發(fā)生汽化并產(chǎn)生體積膨脹，從而推動液態(tài)金屬與低沸點(diǎn)工質(zhì)兩相混合流體進(jìn)入磁流體發(fā)電通道；液態(tài)金屬兩相流體混合流體在磁流體發(fā)電機(jī)內(nèi)部流動切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而實(shí)現(xiàn)由熱能—動能—電能的轉(zhuǎn)換的循環(huán)過程。

由上所述，液態(tài)金屬與低沸點(diǎn)工質(zhì)的混合器是實(shí)現(xiàn)熱能向動能轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵設(shè)備，其熱能的轉(zhuǎn)化效率直接決定了磁流體發(fā)電系統(tǒng)的熱電轉(zhuǎn)化效率，因此強(qiáng)化液態(tài)金屬與低沸點(diǎn)工質(zhì)混合對液態(tài)金屬兩相流磁流體發(fā)電具有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種液態(tài)金屬與低沸點(diǎn)工質(zhì)混合器，強(qiáng)化對流換熱及混合，提高熱能的轉(zhuǎn)化效率。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種液態(tài)金屬與低沸點(diǎn)工質(zhì)混合器，其特征在于，包括密封殼體、樹形結(jié)構(gòu)、液態(tài)金屬流道和混合流體流道，所述樹形結(jié)構(gòu)包括主干管路和設(shè)于殼體內(nèi)的若干分支管路，所述分支管路上開設(shè)有多個孔；所述主干管路的一端與各分支管路連通，另一端延伸至殼體外并與所述殼體轉(zhuǎn)動密封連接；所述液態(tài)金屬流道、混合流體流道分別殼體內(nèi)腔相連通。

進(jìn)一步的，所述主干管路頂部和分枝管路頂部密封。

進(jìn)一步的，所述液態(tài)金屬流道的頂端位置不高于混合流體流道的底端位置。

進(jìn)一步的，所述樹型結(jié)構(gòu)的主干管路頂端高于混合流體流道的頂端位置。

進(jìn)一步的，所述密封殼體頂部和底部為圓形，所述密封殼體頂部圓形直徑不大于殼體底部圓形直徑。

進(jìn)一步的，所述樹型結(jié)構(gòu)的分支管路與殼體底部之間至少有一個固定在主干管路上的攪拌棒，所述攪拌棒長度小于殼體底部圓形直徑。

進(jìn)一步的，所述樹型結(jié)構(gòu)的分枝管路頂部到主干管路的垂直距離小于密封殼體的底部半徑。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所達(dá)到的有益效果：

低沸點(diǎn)工質(zhì)通過樹型結(jié)構(gòu)的分支管路小孔流入混合器內(nèi)，能夠使低沸點(diǎn)工質(zhì)與液態(tài)金屬充分接觸；樹型結(jié)構(gòu)主干管路的旋轉(zhuǎn)，對混合器內(nèi)部液態(tài)金屬與低沸點(diǎn)工質(zhì)進(jìn)行攪拌，強(qiáng)化高對流換熱，使得混合器內(nèi)部兩相混合流體溫度更均勻，以及提高熱能向動能轉(zhuǎn)化速率。

附圖說明

圖1是液態(tài)金屬與低沸點(diǎn)工質(zhì)混合器示意圖；

圖2是樹型結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)示意圖；

圖中：2.液態(tài)金屬流道、3-1.主干管路、3-2.分支管路、3-3.攪拌棒、4.混合流體流道、5.殼體。