CN114719642B - 一种高温钠热管灌装装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高温钠热管灌装装置及方法,该装置包括透明密封箱、储钠罐、过滤罐、已知容积罐、真空泵、热管管壳、真空计、湿度控制器等。透明密封箱为装置提供密闭空间;储钠罐用来进行金属钠的储存与加热;过滤罐将液态金属钠中的杂质清除;热管管壳用于储存高纯度液态金属钠;真空计与真空泵用于一定真空度的提供与监控;湿度控制器用于控制透明密封箱内的湿度。本发明可以保证高温钠热管在加工制造时的规范,从而使高温钠热管的规范化生产成为可能。

Description

一种高温钠热管灌装装置及方法
技术领域
本发明涉及涉及相变换热设备技术领域,具体涉及一种高温钠热管灌装装置及方法。
背景技术
热管是目前研究中传热效率最高的传热元件之一,它利用工质相变通过重力、向心力、毛细力进行传热工作,钠热管在高温条件下工作稳定,传热效率高,并且结构简单、等温性好、固有安全型好,拥有广阔的应用前景。然而,目前钠热管的加工制造仍存在不规范、洁净度差等问题,尤其在灌装工质阶段无法满足定量与洁净,导致钠热管传热性能受限。本设计针对高温钠热管,提出了一种高温钠热管定量灌装装置及方法,可以保证高温钠热管在加工制造时的规范,从而使高温钠热管的规范化生产成为可能。
发明内容
为实现高温钠热管在加工制造时的规范,本发明设计了一种高温钠热管灌装装置及方法,结构简单,可以实现高温钠热管加工制造时灌装工质的规范,保障高温钠热管的传热性能。
为实现上述目的,本发明采取以下设计方案:
一种高温钠热管灌装装置,包括透明密封箱1,置于透明密封箱1内的储钠罐2、过滤罐3、已知容积罐4、真空泵5、真空计6、电加热丝8、储钠罐下隔离阀9、已知容积罐下隔离阀10、分子泵上隔离阀11、热管隔离阀12和过滤罐下隔离阀13,置于透明密封箱1外的湿度控制器7和热管管壳14;储钠罐2出口与储钠罐下隔离阀9一端相连,储钠罐下隔离阀9另一端连接过滤罐3,过滤罐3通过过滤罐下隔离阀13与已知容积罐4相连,真空计6测点位于已知容积罐4上部,已知容积罐4下方连接已知容积罐下隔离阀10,电加热丝8缠绕在储钠罐2、过滤罐3和已知容积罐4上,不断提供热量使金属钠保持在液体状态;已知容积罐下隔离阀10右接分子泵上隔离阀11,进而连接真空泵5,真空泵5出气口伸出透明密封箱1;已知容积罐下隔离阀10左接热管隔离阀12,进而连接热管管壳14;透明密封箱1为灌装装置提供密闭空间;湿度控制器7测点与调节器深入透明密封箱1用于控制透明密封箱内的湿度。
所述已知容积罐4的容积是已知的,且根据热管管壳14中需要灌装的液态钠体积更换不同容积的已知容积罐4,实现定量灌装。
所述储钠罐2、过滤罐3和已知容积罐4罐体材质为304不锈钢,罐体上布置热电偶以测得灌装过程中的温度。
所述储钠罐下隔离阀9、已知容积罐下隔离阀10、分子泵上隔离阀11、热管隔离阀12和过滤罐下隔离阀13均采用真空阀,耐压10-5Pa的负压。
所述储钠罐下隔离阀9、已知容积罐下隔离阀10、分子泵上隔离阀11、热管隔离阀12和过滤罐下隔离阀13均采用钠阀。
其特征在于:所述热管管壳14材料采用不锈钢、铌+1%锆或Hastelloy X合金;热管管壳14内吸液芯结构采用丝网型、席型网或烧结型网,具体的热管管壳13材料与吸液芯结构由所需工作温度决定。
其特征在于:所述湿度控制器7类型为毛发湿度控制器、干湿球湿度控制器、电阻式湿度传感器、电容式湿度传感器或变送器。
所述一种高温钠热管定量灌装装置的工作方法,湿度控制器7对于透明密封箱1进行湿度的检测与控制,将湿度控制于-70℃水蒸气露点以下;关闭储钠罐下隔离阀9,保持其他所有阀门打开状态下打开真空泵5,将压力控制于10-5Pa以下;关闭分子泵上隔离阀11,为加热丝8供电对储钠罐2进行加热,并观测储钠罐体温度;钠熔化后关闭容积罐下隔离阀10、过滤罐下隔离阀13与热管隔离阀12,打开储钠罐下隔离阀9,使得液态钠流入过滤罐3中,进行氧化物、杂质的过滤净化;之后关闭储钠罐下隔离阀9,打开过滤罐下隔离阀13,待已知容积罐4装满后关闭过滤罐下隔离阀13,打开已知容积罐下隔离阀10与热管隔离阀12,液态钠流入热管管壳14中,完成热管的灌装。
和现有技术相比较,本发明具备如下优点:
本发明中将灌装装置完全密封在一个透明密封箱中,可以调节密封箱中的压力与湿度;本装置采用全密封灌装过程,金属钠不接触空气或者操作人员,保证了洁净与安全;采用了先净化过滤再使用一个定量罐定量的方式对于液体工质钠的纯净度与质量进行精准控制,使得灌装过程规范可行;灌装过程采用真空状态进行自然流动,无需其余驱动力,安全节能简便。
本发明针对高温钠热管,提出了一种高温钠热管定量灌装装置及方法,可以保证高温钠热管在加工制造时的规范,从而使高温钠热管的规范化生产成为可能。
附图说明
图1为高温钠热管定量灌装装置的示意图。
具体实施方式
为更好地说明本发明,现结合实例、附图对本发明作进一步描述:
如图1所示,本发明一种高温钠热管定量灌装装置,包括透明密封箱1、储钠罐2、过滤罐3、已知容积罐4、真空泵5、真空计6、湿度控制器7、电加热丝8、储钠罐下隔离阀9、已知容积罐下隔离阀10、分子泵上隔离阀11、热管隔离阀12、过滤罐下隔离阀13和热管管壳14;其中,储钠罐2、过滤罐3、已知容积罐4、真空泵5、真空计6、电加热丝8、储钠罐下隔离阀9、已知容积罐下隔离阀10、分子泵上隔离阀11、热管隔离阀12、过滤罐下隔离阀13置于透明密封箱1内,湿度控制器7和热管管壳14置于透明密封箱1外。
储钠罐2出口与储钠罐下隔离阀9一端相连,储钠罐下隔离阀9另一端连接过滤罐3,过滤罐3通过过滤罐下隔离阀13与已知容积罐4相连,真空计6测点位于已知容积罐4上部,已知容积罐4下方连接已知容积罐下隔离阀10,电加热丝8缠绕在储钠罐2、过滤罐3与已知容积罐4上,不断提供热量使金属钠保持在液体状态;已知容积罐下隔离阀10右接分子泵上隔离阀11,进而连接真空泵5,真空泵5出气口伸出透明密封箱1;已知容积罐下隔离阀10左接热管隔离阀12,进而连接热管管壳10;透明密封箱1为灌装装置提供密闭空间;湿度控制器7测点与调节器深入透明密封箱1用于控制透明密封箱内的湿度。
作为本发明的优选实施方式,所述已知容积罐4的容积是已知的,且根据热管管壳14中需要灌装的液态钠体积更换不同容积的已知容积罐4,实现定量灌装。
作为本发明的优选实施方式,所述储钠罐2、过滤罐3、已知容积罐4罐体材质为304不锈钢,罐体上布置热电偶以测得灌装过程中的温度,这样,可以保证灌装过程钠不会冷却凝固。
作为本发明的优选实施方式,所述灌装装置中使用的阀门均采用真空阀,耐压10- 5Pa的负压,例如钠阀,这样,可以保证抽真空过程中阀门不会损坏,并保证系统的压力可以达到所需压力。
作为本发明的优选实施方式,所述热管管壳14材料采用不锈钢、铌+1%锆或Hastelloy X合金;热管管壳14内吸液芯结构采用丝网型、席型网或烧结型网,具体的热管管壳14材料与吸液芯结构由所需工作温度决定,这样,可以满足不同类型钠热管的灌装要求。
作为本发明的优选实施方式,所述湿度控制器7类型为毛发湿度控制器、干湿球湿度控制器、电阻式湿度传感器、电容式湿度传感器或变送器,这样,可以满足装置进行湿度控制的要求。
本发明的工作原理为:湿度控制器7对于透明密封箱1进行湿度的检测与控制,将湿度控制于-70℃水蒸气露点以下;关闭储钠罐下隔离阀9,保持其他所有阀门打开状态下打开真空泵5,将压力控制于10-5Pa以下;关闭分子泵上隔离阀11,为加热丝8供电对储钠罐2进行加热,并观测储钠罐体温度;钠熔化后关闭容积罐下隔离阀10、过滤罐下隔离阀13与热管隔离阀12,缓慢打开储钠罐下隔离阀9,使得液态钠流入过滤罐3中,进行氧化物、杂质等的过滤净化;之后关闭储钠罐下隔离阀9,缓慢打开过滤罐下隔离阀13,待已知容积罐4装满后关闭过滤罐下隔离阀13,打开已知容积罐下隔离阀10与热管隔离阀12,液态钠流入热管管壳14中,完成热管的灌装。

Claims (6)

1.一种高温钠热管灌装装置,其特征在于:包括透明密封箱(1),置于透明密封箱(1)内的储钠罐(2)、过滤罐(3)、已知容积罐(4)、真空泵(5)、真空计(6)、电加热丝(8)、储钠罐下隔离阀(9)、已知容积罐下隔离阀(10)、分子泵上隔离阀(11)、热管隔离阀(12)和过滤罐下隔离阀(13),置于透明密封箱(1)外的湿度控制器(7)和热管管壳(14);储钠罐(2)出口与储钠罐下隔离阀(9)一端相连,储钠罐下隔离阀(9)另一端连接过滤罐(3),过滤罐(3)通过过滤罐下隔离阀(13)与已知容积罐(4)相连,真空计(6)测点位于已知容积罐(4)上部,已知容积罐(4)下方连接已知容积罐下隔离阀(10),电加热丝(8)缠绕在储钠罐(2)、过滤罐(3)和已知容积罐(4)上,不断提供热量使金属钠保持在液体状态;已知容积罐下隔离阀(10)右接分子泵上隔离阀(11),进而连接真空泵(5),真空泵(5)出气口伸出透明密封箱(1);已知容积罐下隔离阀(10)左接热管隔离阀(12),进而连接热管管壳(14);透明密封箱(1)为灌装装置提供密闭空间;湿度控制器(7)测点与调节器深入透明密封箱(1)用于控制透明密封箱内的湿度;
所述储钠罐(2)、过滤罐(3)和已知容积罐(4)罐体材质为304不锈钢,罐体上布置热电偶以测得灌装过程中的温度;
湿度控制器(7)对于透明密封箱(1)进行湿度的检测与控制,将湿度控制于-70℃水蒸气露点以下;关闭储钠罐下隔离阀(9),保持其他所有阀门打开状态下打开真空泵(5),将压力控制于10-5Pa以下;关闭分子泵上隔离阀(11),为电加热丝(8)供电对储钠罐(2)进行加热,并观测储钠罐体温度;钠熔化后关闭容积罐下隔离阀(10)、过滤罐下隔离阀(13)与热管隔离阀(12),打开储钠罐下隔离阀(9),使得液态钠流入过滤罐(3)中,进行氧化物、杂质的过滤净化;之后关闭储钠罐下隔离阀(9),打开过滤罐下隔离阀(13),待已知容积罐(4)装满后关闭过滤罐下隔离阀(13),打开已知容积罐下隔离阀(10)与热管隔离阀(12),液态钠流入热管管壳(14)中,完成热管的灌装。
2.根据权利要求1所述一种高温钠热管灌装装置,其特征在于:所述已知容积罐(4)的容积是已知的,且根据热管管壳(14)中需要灌装的液态钠体积更换不同容积的已知容积罐(4),实现定量灌装。
3.根据权利要求1所述一种高温钠热管灌装装置,其特征在于:所述储钠罐下隔离阀(9)、已知容积罐下隔离阀(10)、分子泵上隔离阀(11)、热管隔离阀(12)和过滤罐下隔离阀(13)均采用真空阀,耐压10-5Pa的负压。
4.根据权利要求1所述一种高温钠热管灌装装置,其特征在于:所述储钠罐下隔离阀(9)、已知容积罐下隔离阀(10)、分子泵上隔离阀(11)、热管隔离阀(12)和过滤罐下隔离阀(13)均采用钠阀。
5.根据权利要求1所述一种高温钠热管灌装装置,其特征在于:所述热管管壳(14)材料采用不锈钢、铌+1%锆或Hastelloy X合金;热管管壳(14)内吸液芯结构采用丝网型、席型网或烧结型网,具体的热管管壳(14)材料与吸液芯结构由所需工作温度决定。
6.根据权利要求1所述一种高温钠热管灌装装置,其特征在于:所述湿度控制器(7)类型为毛发湿度控制器、干湿球湿度控制器、电阻式湿度传感器、电容式湿度传感器或变送器。
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