[發(fā)明專利]一種高溫?zé)峁軌A金屬工質(zhì)蒸發(fā)冷凝測量系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011035524.6
• 申請日: 2020-09-27
• 公開（公告）號: CN112285152B
• 公開（公告）日: 2021-08-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 秋穗正;郭凱倫;王成龍;田文喜;蘇光輝
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號: G01N25/20
• 分類號: G01N25/20;G01N5/04
• 代理公司: 西安智大知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 何會俠

本發(fā)明公開了一種高溫?zé)峁軌A金屬工質(zhì)蒸發(fā)冷凝測量系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)包括密封高溫液態(tài)堿金屬反應(yīng)容器、電磁感應(yīng)加熱系統(tǒng)、真空分子泵、氬氣瓶、氣體閥門、高溫液態(tài)金屬閥門等部件；可以實現(xiàn)對高溫堿金屬蒸發(fā)冷凝過程中相變速率以及傳熱熱阻的測量，并可對不同吸液芯結(jié)構(gòu)對高溫堿金屬的相變行為影響進行對比；本發(fā)明提供了一種適用于高溫鈉、鉀、鈉鉀及鋰金屬在金屬絲網(wǎng)、金屬纖維及泡沫金屬型吸液芯內(nèi)的相變過程測量的通用方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及熱管技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種高溫?zé)峁軌A金屬工質(zhì)蒸發(fā)冷凝測量系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

高溫堿金屬熱管是一種基于液體堿金屬相變換熱的先進非能動換熱器件，具有等溫性高、傳熱效率高、可靠性高等特點。高溫堿金屬熱管因其優(yōu)異的傳熱特性、良好的安全性、可靠性以及其非能動傳熱特性，使其在特種反應(yīng)堆中具有廣闊的應(yīng)用前景。目前，對高溫堿金屬熱管的研究熱潮逐步興起，但其中一系列關(guān)鍵技術(shù)仍未得到解決。其中，對高純度高溫堿金屬(99％)在真空環(huán)境(10-4)下的蒸發(fā)與冷凝過程的研究尚未展開，同時不同形式的吸液芯對高溫?zé)峁艿南嘧儌鳠徇^程的影響也尚不明確。因此，如何定量測量高溫堿金屬在不同吸液芯中的蒸發(fā)、冷凝速率，同時確定不同吸液芯的傳熱熱阻在高溫?zé)峁艿难兄浦凶兊梅浅Ｖ匾?/p>

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在克服上述缺陷，提供一種高溫?zé)峁軌A金屬工質(zhì)蒸發(fā)冷凝測量系統(tǒng)及方法，能夠測量高溫堿金屬在不同真空度及不同吸液芯中的相變速率與傳熱熱阻。

為了達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種高溫?zé)峁軌A金屬工質(zhì)蒸發(fā)冷凝測量系統(tǒng)，包括氬氣保護的密封高溫液態(tài)堿金屬反應(yīng)容器1，密封高溫液態(tài)堿金屬反應(yīng)容器1中設(shè)置液態(tài)堿金屬坩堝2、測量坩堝內(nèi)外溫度的熱電偶3、下部重量傳感器4、冷凝液態(tài)堿金屬收集罩5、測量冷凝收集罩內(nèi)外溫度的熱電偶6與上部重量傳感器7，下部重量傳感器4設(shè)置在液態(tài)堿金屬坩堝2下部，冷凝液態(tài)堿金屬收集罩5設(shè)置在液態(tài)堿金屬坩堝2上部，上部重量傳感器7設(shè)置在冷凝液態(tài)堿金屬收集罩5上部，測量坩堝內(nèi)外溫度的熱電偶3和測量冷凝收集罩內(nèi)外溫度的熱電偶6以及下部重量傳感器4和上部重量傳感器7連接至數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)8；液態(tài)堿金屬坩堝2與冷凝液態(tài)堿金屬收集罩5中分別鋪有吸液芯9；密封高溫液態(tài)堿金屬反應(yīng)容器1與真空分子泵11和氬氣瓶12連接；電磁感應(yīng)加熱裝置10與液態(tài)堿金屬坩堝2連接，用以加熱其中的高溫堿金屬；氬氣瓶12通過纏繞加熱絲的第一氣體閥門13將保護氣體充入密封高溫液態(tài)堿金屬反應(yīng)容器1中；真空分子泵11通過第二氣體閥門14和防止堿金屬碎屑進入真空分子泵11的過濾器15與密封高溫液態(tài)堿金屬反應(yīng)容器1連接；密封高溫液態(tài)堿金屬反應(yīng)容器1上部設(shè)有顯示真空度的真空計18，密封高溫液態(tài)堿金屬反應(yīng)容器1上部還通過液態(tài)堿金屬蒸汽閥門16連接有堿金屬蒸汽凈化裝置17，下部設(shè)有排出多余液態(tài)堿金屬的高溫液態(tài)堿金屬閥門19。

采用非接觸式電磁感應(yīng)加熱裝置10對液態(tài)堿金屬坩堝2進行加熱，避免接觸式加熱對下部重量傳感器4的測量產(chǎn)生影響。

采用鋪有不同形式的吸液芯9的冷凝液態(tài)堿金屬收集罩5及上部重量傳感器7實現(xiàn)對液態(tài)金屬冷凝速率的測量。

通過氬氣瓶12和第一氣體閥門13向高溫液態(tài)堿金屬反應(yīng)容器1中充入氬氣前對氬氣瓶12中氬氣進行預(yù)熱，保證蒸發(fā)冷凝過程的環(huán)境溫度可控。

測量結(jié)束后氬氣瓶12繼續(xù)向高溫反應(yīng)容器1中充入高溫氬氣，將多余堿金屬液體通過液態(tài)堿金屬蒸汽閥門16送入堿金屬蒸汽凈化裝置17中。