[發(fā)明專利]一種高溫脈動熱管多次充裝及工質(zhì)調(diào)節(jié)裝置和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010546689.3
• 申請日: 2020-06-15
• 公開（公告）號: CN111750714B
• 公開（公告）日: 2021-11-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 紀(jì)玉龍;吳夢珂;馮艷民;常超;王哲;肖秀
• 申請（專利權(quán)）人: 大連海事大學(xué)
• 主分類號: F28D15/02
• 分類號: F28D15/02;F17D1/08;F17D3/01
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 徐華燊;李洪福

本發(fā)明提供一種高溫脈動熱管多次充裝及工質(zhì)調(diào)節(jié)裝置和方法，包括手套箱、充液管、分子泵機(jī)組、為手套箱供氣的氣瓶、冷阱、高溫脈動熱管、溫度調(diào)節(jié)裝置和測溫儀，其中，手套箱為密封箱體結(jié)構(gòu)；手套箱內(nèi)設(shè)有四通、至少兩個液體管路、至少三個抽真空管路、至少四個真空閥、至少兩個工質(zhì)注射器、至少兩個精密天平、真空計、真空罐、測溫裝置和液氮噴槍；手套箱的箱體上設(shè)有真空塞；分子泵機(jī)組與冷阱相連，冷阱通過抽真空管路與真空罐相連，真空罐的下方置有精密天平。本發(fā)明可優(yōu)化首次充液過程，使首次充液過程更為準(zhǔn)確、便捷；可實(shí)現(xiàn)多次充液與充液率調(diào)節(jié)；可在充液率不變的情況下實(shí)現(xiàn)工質(zhì)比例調(diào)節(jié)或納米顆粒濃度調(diào)節(jié)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及脈動熱管研究技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，尤其涉及一種高溫脈動熱管多次充裝及工質(zhì)調(diào)節(jié)裝置和方法。

背景技術(shù)

脈動熱管是Akachi在20世紀(jì)90年代初提出的一種傳熱元件。脈動熱管通過利用工質(zhì)在管內(nèi)形成的液塞與氣塞受熱后存在的壓差，驅(qū)動工質(zhì)在管內(nèi)振蕩流動，從而實(shí)現(xiàn)熱量的高效傳遞。與傳統(tǒng)熱管相比，它具有結(jié)構(gòu)簡單、傳熱能力強(qiáng)、反重力運(yùn)行效果好等優(yōu)點(diǎn)。目前關(guān)于脈動熱管的研究主要集中于常溫(0～200℃)與低溫(-270～0℃)溫區(qū)，而對于工作溫度超過500℃的高溫脈動熱管研究較少。

高溫脈動熱管以液態(tài)金屬作為工質(zhì)，其制備涵蓋管內(nèi)高真空、液態(tài)金屬無氧化配置、高溫耐受性強(qiáng)等多方面要求。從安全性的角度，鈉鉀合金的易制爆性與熱管的高強(qiáng)度封裝更加提高其制作難度。由于高溫脈動熱管管材選用耐高溫不銹鋼材料，其前期制備過程復(fù)雜、成本較高。影響高溫脈動熱管傳熱性能的因素較多，在研究充液率、工質(zhì)對傳熱性能影響的過程中，需保證其它因素相同，而在此前的研究中，對于每根高溫脈動熱管只能實(shí)現(xiàn)單次充液，研究某一影響因素對其傳熱性能的影響往往需要多根高溫脈動熱管，但由于多根高溫脈動熱管之間存在差異，將會導(dǎo)致傳熱性能出現(xiàn)誤差，因此為節(jié)約成本和保證測試的準(zhǔn)確性，應(yīng)在一根高溫脈動熱管實(shí)現(xiàn)多次充裝及工質(zhì)調(diào)節(jié)。

現(xiàn)有技術(shù)中液態(tài)金屬高溫脈動熱管的充液裝置具有如下不足之處：(1) 只能實(shí)現(xiàn)單次充液，無法進(jìn)行多次充裝，無法調(diào)節(jié)內(nèi)部工質(zhì)成分及比例；(2) 液態(tài)金屬工質(zhì)具有較大的粘度和表面張力，充液過程中通過真空閥來手動控制充液量，真空閥開度較小時，工質(zhì)無法移動，開度較大時，充液速度較快不好控制，導(dǎo)致充裝不足或過量；(3)需要配置過量的鈉鉀合金工質(zhì)，充液結(jié)束后的剩余工質(zhì)處理困難。因此，發(fā)明一種高溫脈動熱管多次有效充液及工質(zhì)調(diào)節(jié)方法是實(shí)現(xiàn)高溫脈動熱管應(yīng)用的基礎(chǔ)。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)上述提出的現(xiàn)有液態(tài)金屬高溫脈動熱管的充液裝置無法進(jìn)行多次充裝，無法調(diào)節(jié)內(nèi)部工質(zhì)成分及比例的技術(shù)問題，而提供一種高溫脈動熱管多次充裝及工質(zhì)調(diào)節(jié)裝置和方法。本發(fā)明主要利用高溫脈動熱管多次充裝及工質(zhì)調(diào)節(jié)裝置，從而優(yōu)化首次充液過程，使首次充液過程更為準(zhǔn)確、便捷；實(shí)現(xiàn)多次充液與充液率調(diào)節(jié)，增大充液率或減小充液率；在充液率不變的情況下實(shí)現(xiàn)工質(zhì)比例調(diào)節(jié)或納米顆粒濃度調(diào)節(jié)。

本發(fā)明采用的技術(shù)手段如下：

一種高溫脈動熱管多次充裝及工質(zhì)調(diào)節(jié)方法，包括如下步驟：

S1、使用高溫脈動熱管多次充裝及工質(zhì)調(diào)節(jié)裝置進(jìn)行首次充液；

S2、完成首次充液后，根據(jù)需求進(jìn)行多次充液及充液率調(diào)節(jié)，或工質(zhì)比例調(diào)節(jié)，或納米顆粒濃度調(diào)節(jié)；

所述多次充液及充液率調(diào)節(jié)包括增大充液率和減小充液率。

進(jìn)一步地，步驟S1中，首次充液方法包括如下步驟：

S11、連接各設(shè)備，手套箱內(nèi)進(jìn)行循環(huán)去除氧氣和水，保證手套箱內(nèi)的水、氧含量小于0.1ppm；

S12、將烘烤結(jié)束的高溫脈動熱管在內(nèi)部無氧條件下將充液管與四通下方接口相連接；