[發(fā)明專利]基于流體自振蕩和微界面強化的微量氣體脫除裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010477560.1
• 申請日: 2020-05-29
• 公開（公告）號: CN111613349B
• 公開（公告）日: 2023-08-08
• 發(fā)明（設計）人: 尹俊連;張澤楷;宋煜晨;王德忠;方浚麟;李宏軒;衛(wèi)雪巖
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G21C3/04
• 分類號: G21C3/04;B01D19/00
• 代理公司: 上海漢聲知識產(chǎn)權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

1.一種基于流體自振蕩和微界面強化的微量氣體脫除裝置，其特征在于，包括文丘里微氣泡生成裝置(1)、流體振蕩器(2)、反應釜(3)和氣液分離裝置(4)；

所述氣液分離裝置(4)的底端設有切向底流口(41)，側面設有切向進口(42)，頂端設有溢流管(43)；

所述反應釜(3)的側面設有切向出口(31)，頂部設有氣液混合物進口(32)；

所述文丘里微氣泡生成裝置(1)的底部與熔鹽回路連通，頂部與所述流體振蕩器(2)的底部連接，所述文丘里微氣泡生成裝置(1)的中部還設有注氣孔(11)；

所述流體振蕩器(2)的頂部連接至所述反應釜(3)的底端；所述反應釜(3)頂端的氣液混合物進口(32)與所述氣液分離裝置(4)頂端的溢流管(43)連通；所述氣液分離裝置(4)側面的切向進口(42)與所述反應釜(3)側面的切向出口(31)連接；所述氣液分離裝置(4)底端的切向底流口(41)與熔鹽回路連通；

所述氣液分離裝置(4)為離心式柱狀氣液分離器，包括自上而下設置的內(nèi)徑為D1的溢流管(43)，長度為L1，內(nèi)徑為D2的大徑直筒腔(44)、長度為L2的漸縮腔(45)和長度為L3，直徑為D3的小徑直筒腔(46)，所述大徑直筒腔(44)的側面設有切向角度為α的切向進口(42)，所述小徑直筒腔(46)的底端側壁設有內(nèi)徑為D4的切向底流口(41)，所述溢流管(43)的一端圓管段部分插入至所述大徑直筒腔(44)中，另一端與所述反應釜(3)的所述氣液混合物進口(32)連接；所述小徑直筒腔(46)內(nèi)底部設置有頂角角度為β為30°的圓錐形穩(wěn)流器(47)；

其中，所述溢流管(43)的內(nèi)徑D1為40-50mm，所述大徑直筒腔(44)長度L1為600mm，內(nèi)徑D2為96-150mm，所述切向進口(42)的切向角度α為24°-30°，所述漸縮腔(45)的長度L2為300-675mm，所述小徑直筒腔(46)的長度L3為50-75mm，內(nèi)徑D3為64-100mm，所述切向底流口(41)的內(nèi)徑D4為40-50mm。

2.根據(jù)權利要求1所述的基于流體自振蕩和微界面強化的微量氣體脫除裝置，其特征在于，所述流體振蕩器(2)包括進口漸縮段(21)、擴散腔(22)、導流凸臺(23)及出口擴散段(24)，所述文丘里微氣泡生成裝置(1)的頂部與所述進口漸縮段(21)連接，所述進口漸縮段(21)與所述擴散腔(22)相連，所述導流凸臺(23)置于所述擴散腔(22)之中，所述擴散腔(22)與所述出口擴散段(24)相連，所述出口擴散段(24)與所述反應釜(3)的底端連通。

3.根據(jù)權利要求1或2所述的基于流體自振蕩和微界面強化的微量氣體脫除裝置，其特征在于，所述反應釜(3)從下至上包括漸擴段(33)和直筒腔(34)，所述直筒腔(34)的側面設置切向出口(31)，所述直筒腔(34)的頂部設置氣液混合物進口(32)；所述漸擴段(33)與所述流體振蕩器(2)的出口擴散段(24)連通。

4.根據(jù)權利要求3所述的基于流體自振蕩和微界面強化的微量氣體脫除裝置，其特征在于，所述漸擴段(33)與所述出口擴散段(24)的擴散角度一致。

5.一種微量氣體脫除方法，其特征在于，采用了權利要求1至4任一項所述的基于流體自振蕩和微界面強化的微量氣體脫除裝置，具體包括如下步驟：

S1、將載有裂變氣體的熔鹽通入所述文丘里微氣泡生成裝置(1)，載氣通過文丘里微氣泡生成裝置的注氣孔(11)注入；

S2、載有裂變氣體的熔鹽與載氣從所述文丘里微氣泡生成裝置(1)進入所述流體振蕩器(2)的流道，由于附壁效應，會產(chǎn)生振蕩射流，實現(xiàn)流體自振蕩；

S3、載有裂變氣體的熔鹽與載氣從所述流體振蕩器(2)進入反應釜(3)，在反應釜(3)中，加強流體的攪渾，使載氣充分吸收裂變氣體，熔鹽形成夾帶微氣泡的泡狀流；

S4、熔鹽夾帶微氣泡的泡狀流進入離心式柱狀氣液分離器側面切向進口后繞腔體形成旋流，由于氣液密度差異產(chǎn)生不同的重力與離心力，進而形成氣芯，氣芯自上部所述溢流管(43)返回所述反應釜(3)，脫除裂變氣體后的熔鹽自切向底流口(41)返回熔鹽回路。

6.根據(jù)權利要求5所述的一種微量氣體脫除方法，其特征在于，需要脫除的所述裂變氣體為氪、氙。