CN103047884A - 一种紧凑型液态金属换热器 - Google Patents

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王苏豪
黄善清
高胜
黄群英
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Abstract

本发明涉及一种紧凑型液态金属换热器，其外形为W型的换热器，包括外管，内管，两管同心；冷却介质采用油或者液态金属等沸点温度高于被冷却介质熔点温度的流体；采用W型立式设计，在保证具有高的换热效率的情况下，结构紧凑，同时可以保证回路运行结束后，冷却介质及被冷却介质能够从换热器中完全排空；入口处冷却介质温度高于被冷却介质凝固点以防止液态金属凝固。

Description

一种紧凑型液态金属换热器
技术领域
本发明涉及一种套管式换热器，特别是一种紧凑型液态金属换热器，主要应用在液态金属流体中。
背景技术
液态金属是未来先进反应堆中首选冷却介质和靶材料，液态金属回路能够开展对液态金属关键科学技术问题的研究，液态金属回路中各实验段由于具有不同的温度需求，因此需要对回路中的液态金属流体进行换热。
液态金属具有熔点高，密度大等特点，在实验过程中，要求液态金属不能凝固，同时试验结束后，要求排空液态金属，否则液态金属会凝固阻塞回路。例如，FDS团队正在建造的KYLIN-II中型液态铅铋材料实验回路，相比国内外的同类型回路，该回路的流量更大，高温段最高温度更高，以开展材料腐蚀或者液态金属流动传热等实验研究；低温段温度更低，以开展液态金属的纯化实验等研究，高温段与低温段之间具有更高的温差。目前已知的换热器结构，在应用于解决液态金属冷却功率更大的情况下，体积更大；同时，应用于普通工业领域，体积相对小，结构紧凑的换热器也并没有考虑排空问题。因此以上种种条件对换热器的设计提出了更高的要求，主要应同时满足以下三个方面：（1）冷却功率高于国内外同类回路中换热器的功率，同时结构紧凑；（2）保证实验结束能够完全排空换热器中残留的金属流体；（3）要求冷却介质温度高于液态金属熔点温度，以避免液态金属在回路中出现凝固。
发明内容
本发明技术解决的问题：克服现有技术的不足，提供一种紧凑型液态金属换热器，保证换热器冷却功率更大的情况下结构紧凑；同时换热器中的液态金属能够在实验结束后排空；回路运行过程中冷却介质温度高于液态金属熔点温度。
本发明的技术方案如下：一种紧凑型液态金属换热器，所述换热器的外形为W型，包括：W型内管(1)、W型外管(2)；所述W型外管(2)套在W型内管(1)外，两管同心；高温液态金属流体在W型内管(1)中流动，冷却介质采用沸点高于液态金属熔点的流体，在W型外管(2)中与被冷却介质呈逆向流动。
所述W型内管(1)、W型外管(2)中的各段管子与水平线有一定的倾斜角。
本发明与现有技术相比的优点在于：
（1）本发明采用W型立式设计，在满足结构紧凑的同时又能够在实验结束时，液态金属在重力的作用下顺利排空。
（2）本发明采用油或者液态金属等沸点较高的流体作为冷却介质，换热效率高，另外冷却介质的换热器进口温度高于液态金属的熔点。
附图说明
图1为本发明的结构图。
具体实施方式
如图1所示，本发明的外形为W型，包括：W型内管1、W型外管2，W型外管2套在W型内管1外，两管同心；高温液态金属流体在W型内管1中流动，冷却介质采用沸点高于液态金属熔点的流体，在W型外管2中与被冷却介质呈逆向流动。
高温液态金属流体(虚线表示)从进口1通入W型内管2，再从出口3中排空；冷却介质（实线表示）从入口4进入W型外管5，再从出口6中流出，与W型内管中2的被冷却介质呈逆向流动；回路运行结束后，W型内管2与W型外管5中的流体分别从出口3及出口4中排空。
总之，本发明为了解决液态金属在高温，高流量情况下一系列的换热问题，设计了一个外形为W型的换热器；该换热器包括外管，内管，两管同心；冷却介质采用油或者液态金属等沸点温度高于被冷却介质熔点温度的流体；采用W型立式设计，在保证具有高的换热效率的情况下，结构紧凑，同时可以保证回路运行结束后，冷却介质及被冷却介质能够从换热器中完全排空；入口处冷却介质温度高于被冷却介质凝固点以防止液态金属凝固。
本发明未详细阐述部分属于本领域公知技术。
且以上所述，仅为本发明中的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可理解想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的包含范围之内，因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种紧凑型液态金属换热器，其特征在于：所述换热器的外形为W型，包括：W型内管(1)、W型外管(2)；所述W型外管(2)套在W型内管(1)外，两管同心；高温液态金属流体在W型内管(1)中流动，冷却介质采用沸点高于液态金属熔点的流体，在W型外管(2)中与被冷却介质呈逆向流动。
2.根据权利要求1所述的紧凑型液态金属换热器，其特征在于：W型内管(1)、W型外管(2)中的各段管子与水平线有一定的倾斜角。
3.根据权利要求1所述的紧凑型液态金属换热器，其特征在于：冷却介质采用沸点高于液态金属熔点的流体。
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C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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