[發明專利]一種鈉熱管工質中氧含量提取測量裝置及方法

在審

• 申請號: 202211515461.3
• 申請日: 2022-11-29
• 公開（公告）號: CN115825216A
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發明（設計）人: 郭凱倫;張嘉睿;田智星;王成龍;張大林;田文喜;秋穗正;蘇光輝
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01N27/72
• 分類號: G01N27/72;G01N27/419;G01N21/31;G01N1/34;G01N1/40
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 何會俠

1.一種鈉熱管工質中氧含量提取測量裝置，其特征在于：包括電源(1)、熱管管殼(2)、熱管充液管(3)、氧含量平均管(4)、充鈉管(5)、釩絲(6)、電磁感應線圈(7)、電磁屏蔽罩(8)、角度調節器(9)、壓焊機(10)和氧元素分析儀(11)；所述熱管管殼(2)、熱管充液管(3)、氧含量平均管(4)、充鈉管(5)依次相連，并安裝在電磁感應線圈(7)內部，電磁感應線圈(7)用于加熱與保溫工作，電磁感應線圈(7)由電源(1)進行供電，外部設置電磁屏蔽罩(8)與角度調節器(9)，保證電磁感應的安全與實驗角度的調節，還包括壓焊機(10)與氧元素分析儀(11)，用于加熱后的實驗操作；釩絲(6)依次穿過充鈉管(5)、熱管充液管(3)、氧含量平均管(4)，并伸入熱管管殼(2)內部。

2.根據權利要求1所述一種鈉熱管工質中氧含量提取測量裝置，其特征在于：所述熱管管殼(2)、熱管充液管(3)、氧含量平均管(4)和充鈉管(5)采用與液態鈉相容性的金屬材料。

3.根據權利要求2所述一種鈉熱管工質中氧含量提取測量裝置，其特征在于：所述與液態鈉相容性的金屬材料為不銹鋼、鈮鋯合金、Haynes233合金、因科鎳、鉬或鎢。

4.根據權利要求1所述一種鈉熱管工質中氧含量提取測量裝置，其特征在于：所述釩絲(6)采用電子束焊接在氧含量平均管(4)一側，直徑為0.1英寸以防止對于熱管傳熱的影響，釩絲(6)長度隨熱管管殼(2)的長度而改變，釩絲(6)長度為熱管管殼(2)蒸發段長度與熱管充液管(3)、氧含量平均管(4)、充鈉管(5)長度之和。

5.根據權利要求1所述一種鈉熱管工質中氧含量提取測量裝置，其特征在于：所述壓焊機(10)采用鍛焊、接觸焊、摩擦焊或氣壓焊，保證充液管(3)壓焊后的密封性。

6.根據權利要求1所述一種鈉熱管工質中氧含量提取測量裝置，其特征在于：所述氧元素分析儀(11)用于測量釩絲中的氧含量，選用順磁式氧分析儀或氧化鋯分析儀或激光氧分析儀。

7.權利要求1至6任一項所述一種鈉熱管工質中氧含量提取測量裝置的測量方法，其特征在于：步驟如下：

步驟1：利用電子束焊接將釩絲(6)焊接至氧含量平均管(4)內壁面，之后將熱管管殼(2)、熱管充液管(3)、氧含量平均管(4)、充鈉管(5)依次焊接，釩絲(6)經熱管充液管(3)、氧含量平均管(4)、充鈉管(5)伸入熱管管殼(2)內形成整體，對整體進行氦檢保證密封性；之后將定量后的液態鈉由充鈉管(5)充入熱管管殼(2)內；完成充液后使用壓焊機(10)將充鈉管(5)上部壓緊加熱封焊；

步驟2：熱管管殼(2)置于電磁感應加熱內部，外側布置熱電偶測量測試過程中的溫度；使用電磁感應加熱將熱管加熱至800℃-1000℃工作4-24小時，保證熱管完全潤濕；之后將裝置倒置，充液管(5)處于最下端，保證釩絲(6)浸入液態鈉中，加熱熱管管殼(2)至750℃-900℃保溫4至12小時，在此過程中鈉中的氧元素將逐漸轉移至釩絲內，達到鈉與釩絲之間的氧含量平均；

步驟3：將熱管管殼(2)再次翻轉，加熱熱管至100℃-150℃保溫4-8小時，使得液態鈉固化為固態鈉，使固態鈉熔化并流回熱管蒸發段，保證氧含量平均管(4)中不存在固態鈉；

步驟4：使用壓焊機(10)在惰性氣體保護環境下將熱管充液管(3)使用30-50噸的壓力壓緊，之后加熱并封焊，熱管管殼(2)部分為正常高溫鈉熱管，其中存留的釩絲(6)由于直徑小，對于熱管的傳熱能力無影響；

步驟5：將氧含量平均管(4)在惰性氣體保護環境下切開并將釩絲(6)取出；

步驟6：將釩絲(6)放入室溫下的乙醇中清洗，之后用蒸餾水沖洗以去除附著在釩絲上的鈉；之后在惰性氣體環境下將表面拋光0.01mm，以去除在處理期間和除去鈉時發生的表面污染，之后再使用蒸餾水進行沖洗干燥，并切成1cm長度的樣品，放入干凈的小瓶中；

步驟7：將樣品放入氧元素分析儀(11)內，使用不同部位樣品重復進行測量，以得到氧含量的平均值。