CN102322680A - 液态金属钠实验回路电加热预热器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种液态金属钠实验回路电加热预热器，包括端盖、入口接管、出口接管、壳管、支撑架和加热棒；所述壳管的两端由端盖密封，在壳管上下两侧靠近端盖位置分别设置了一个入口接管和一个出口接管；所述端盖设置孔洞，加热棒由端盖上孔洞插入壳管内并密封；在壳管内设置支撑架用来支撑加热棒；液态金属钠由入口接管进入流经管内加热棒，后由出口接管流出。本发明具有以下优点和有益效果：能够对液态金属钠进行高温预热，使其达到饱和温度；密封性能良好；采用了电加热加热棒方式，结构简洁，适用于液态金属加热；采用多根加热棒加热，即降低每根加热棒功率；加热棒顶端设置有热电偶，可以精确监控预热器内部温度。
Description
技术领域：
本发明属于液态金属钠的加热设备技术领域，具体涉及一种应用于液态金属钠试验回路中对液态金属钠起预热作用的预热器装置。
背景技术：
液态金属钠由于其良好的导热性能，流动性能，好的中子性能以及与不锈钢材料在使用上的相容性，成为目前快中子反应堆首选的冷却剂材料。因此近些年对于液态金属钠各项性能的实验研究逐步深入。要进行液态金属钠沸腾实验回路的沸腾实验，必须要求试验段入口液态金属钠温达到饱和温度(900℃左右)，这就需要在回热器和试验段入口间设置预热器装置。
液态金属钠电加热预热器的基本工作原理是在壳管内插入电加热棒，使用电加热棒加热，液态金属钠经入口接管进入预热器流经加热棒得到加热升温，再由出口接管流出进入试验段。
例如，中国专利200920045973提供了一种电加热格栅式进气预热器，包括外壳、加热片和接线端子；所述外壳上设有风道，加热片设在风道内；接线端子一端连接加热片，另一端露出外壳；所述加热片是单层结构或多层结构。本电加热格栅式进气预热器，安装于柴油发动机等的进气管内，在发动机起动前和起动时它利用发热材料通电产生热量，加热进入到发动机缸体内的空气，从而提高柴油机等的低温起动性能和优化柴油机等缸内的燃烧工况。但是以上专利是利用电加热对气体进行预热，无法对液态金属进行预热，不宜作为液态金属的预热器。
又如，专利200310108156提供了一种可控风温陶土金属预热器，属于热能动力工程中热交换技术领域，特征是将穿有金属预热管的陶土预热装置，再设置在金属壳体中，三者有机结合成可控风温陶土金属预热器。本发明有效地改善燃烧条件，能减少不完全燃烧程度，提高炉子的热效率，控制进入热油蒸汽锅炉高温烟气的温度，减少其金属受热面结灰和颗粒物冲刷磨损的程度，提高了整个炉子系统的工作性能。但是他的缺点是：(1)设备庞大，制造工艺复杂，不适合小型实验回路；(2)不能对液态金属钠进行预热；(3)造价昂贵，不适用于实验回路。
发明内容：
本发明的目的就是克服上述现有技术的缺点，提供了一种即能够保证对液态金属钠的加热能力，又能简化复杂结构，合理布置控制体积，降低成本的适于中小规模液态金属钠实验回路装备使用的预热器。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
液态金属钠实验回路电加热预热器，包括端盖、入口接管、出口接管、壳管、支撑架和加热棒；所述壳管的两端由端盖密封，在壳管上下两侧靠近端盖位置分别设置了一个入口接管和一个出口接管；所述端盖设置孔洞，加热棒由端盖上孔洞插入壳管内并密封；在壳管内设置支撑架用来支撑加热棒；液态金属钠由入口接管进入流经管内加热棒，后由出口接管流出。
所述加热棒由两端端盖的孔洞插入，加热棒的前段30mm为不加热段，相邻两根加热棒之间预留30mm的间隙。
所述加热棒内部加装有热电偶，该热电偶用来监测预热器内部温度。
在壳管内设置支撑架用来支撑加热棒，支撑架除起到支撑加热棒作用外，还留有一定的流动面积供液态金属钠流动；液态金属钠由入口接管进入流经管内加热棒，后由出口接管流出，达到升温目的；加热棒由两端端盖的孔洞插入，前段30mm的不加热段，两根加热棒之间预留30mm的间隙为热胀冷缩提供余量。
本发明具有以下优点和有益效果：
1.采用高温材料制造，能够对液态金属钠进行高温预热，使其达到饱和温度(900℃左右)。
2.密封性能良好，可以用于高温液态金属的预热。
3.采用了电加热加热棒方式，结构简洁，适用于液态金属加热。
4.采用多根加热棒加热，即降低每根加热棒功率，也保证了加热总功率。
5.加热棒顶端设置有热电偶，可以精确监控预热器内部温度。
总之，本装置可以有效的对液态金属钠回路中的钠进行预热，设计合理，结构简单，节省空间，方便使用操作，适合装配于实验用液态金属钠回路。
附图说明：
图1为本发明的液态金属钠实验回路电加热预热器结构示意图；
图2为本发明的液态金属钠实验回路电加热预热器A-A面视图；
图3为本发明的加热棒结构示意图；
其中：1为端盖；2为壳管；3为加热棒；4为入口接管；5为出口接管；6为支撑架；7为热电偶引线；8为电加热段。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参见图1，本发明包括端盖、入口接管、出口接管和壳管，支撑架和加热棒。预热器主体由左右两端端盖和壳管构成，加热棒从两端端盖上的孔洞伸入，由端盖和支撑架共同支撑，由A-A截面图可以看出支撑架留有液态金属钠流动所需的间隙，固定加热棒时，两根加热棒之间留有30mm间距为热胀冷缩提供余量，液态金属钠由入口接管进入预热器，流经加热棒加热升温，由出口接管流出预热器，每根加热棒内部加装有热电偶，用来监测预热器内部温度。
工作时，加热棒通电加热，850℃左右的液态金属钠由入口接管进入预热器加热，流经加热棒、支撑架，最终温度升高至900℃左右，经出口接管流出预热器，进入试验段进行试验。
经过在某液态金属钠试验回路中使用并于回路运行过程中对回路中液态金属钠不定时温度测量分析，证明该预热器能够满足钠沸腾实验要求，可以在试验段入口达到液态金属钠饱和温度。而且由于其设计简单，紧凑，极大的节省了试验成本，减小了回路所占体积。因此本发明非常适合试验用液态金属钠回路装配。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。
Claims (3)
1.液态金属钠实验回路电加热预热器，其特征在于：包括端盖、入口接管、出口接管、壳管、支撑架和加热棒；所述壳管的两端由端盖密封，在壳管上下两侧靠近端盖位置分别设置了一个入口接管和一个出口接管；所述端盖设置孔洞，加热棒由端盖上孔洞插入壳管内并密封；在壳管内设置支撑架用来支撑加热棒；液态金属钠由入口接管进入流经管内加热棒，后由出口接管流出。
2.如权利要求1所述液态金属钠实验回路电加热预热器，其特征在于：所述加热棒由两端端盖的孔洞插入，加热棒的前段30mm为不加热段，相邻两根加热棒之间预留30mm的间隙。
3.如权利要求1所述液态金属钠实验回路电加热预热器，其特征在于：所述加热棒内部加装有热电偶，该热电偶用来监测预热器内部温度。
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