CN212770902U - 一种碱金属热管工质提纯系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种碱金属热管工质提纯系统，包括：一冷阱沉淀系统，所述冷阱沉淀系统包括冷阱沉淀罐，冷阱沉淀罐上具有一工质入口、一的工质出口、一气体进气管、一气体回气管、一空气进气口和一空气出气口；一加热装置；一不锈钢丝网；一真空泵，真空泵的抽真空进口依次通过一第一球阀和一第二球阀与冷阱沉淀罐的气体进气管连接；一惰性气体罐，惰性气体罐的出气口依次通过一第三球阀和一第四球阀以及一第五球阀与冷阱沉淀罐的气体回气管连接；一设置在冷阱沉淀罐底部且用以将剩余工质清洗的排污管；一PLC控制器，所述PLC控制器分别与所述冷阱沉淀罐、真空泵、惰性气体罐、第一球阀、第二球阀、第三球阀、第四球阀以及第五球阀连接。

Description

一种碱金属热管工质提纯系统

技术领域

本实用新型涉及碱金属提纯领域，具体涉及一种碱金属热管工质提纯系统。

背景技术

热管是最有效的传热元件之一，它可将大量热量通过其很小的截面积远距离的传输而无需外加动力，典型的热管由管壳、吸液芯和端盖组成，热管通过内部工质的蒸发、凝结和回流将热量不断的从热源传给热汇的设备，热管具有高传热能力、高等温性、结构灵活和使用领域广泛的优势。

高温热管壳体常为耐高温的非透明材料，高温热管具有温差应力小、结构形式简单，工作温度高，传热性能好和不易受高温破坏的优点。目前高温热管的毛细芯主要采用丝网芯、金属毡、槽道及它们的组合形式，高温热管应用在高超声速飞行器热防护、核工程(空间核反应堆冷却)、太阳能电站、斯特林发动机、高温热风炉、高温渣口和赤热体取热等领域。

高温热管工质为液态金属钠、钾、锂、铯等碱金属。其工质通常为活泼金属，在常温下呈固态，暴露在空气中会因氧气的氧化作用生成氧化物膜使光泽度下降，呈现灰色。在热管中，评判工质的热物理性能的主要指标为液相传输系数，工质具体的应用温度范围为液态金属钠(700-1000K)、钾(600-900K)、锂(100-1600K)。

现有的碱金属工质提纯方法如下：(1)公开号为CN102172494A的中国专利申请采用滤纸吸附碱金属表面的的杂质后，放入储料罐，容易造成碱金属工质的污染。(2)申请号为200910091897.2的中国专利申请采用过滤工艺，控制碱金属的过程变化是，从固态→液态→固态。过程简单，但由于所连接热管的排气要通过工质，真空阻力大，真空度不易达到。另外，真空手套筒属于开式惰性气体保护，分装过程中仍有少部分碱金属氧化，影响了热管的最终性能。

以上的申请专利，针对热管碱金属工质提纯系统进行优化，但综合来看现有的专利并不能解决当前的碱金属工质高精度、高效率、高纯度提纯的要求。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题之一在于：为解决上述缺陷问题而提供一种碱金属热管工质提纯系统，该系统有利于极大的促进设备提纯效率的提高，达到高精度、高效率、高纯度提纯碱金属工质的目的。

本实用新型所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

一种碱金属热管工质提纯系统，其特征在于，包括：

一冷阱沉淀系统，所述冷阱沉淀系统包括一冷阱沉淀罐，所述冷阱沉淀罐上具有一用以待提纯碱金属放入的工质入口、一用以与碱金属存储容器连接的工质出口、一气体进气管、一气体回气管、一空气进气口和一空气出气口；

一设置在所述冷阱沉淀罐上用以对碱金属工质进行加热的加热装置；

一填充在所述冷阱沉淀罐内的不锈钢丝网；

一用以进行置换内部空气的真空泵，所述真空泵的抽真空进口依次通过一第一球阀和一第二球阀与所述冷阱沉淀罐的气体进气管连接；

一用以填充惰性气体的惰性气体罐，所述惰性气体罐的出气口依次通过一第三球阀和一第四球阀以及一第五球阀与所述冷阱沉淀罐的气体回气管连接；

一设置在所述冷阱沉淀罐底部且用以将剩余工质清洗的排污管；

一PLC控制器，所述PLC控制器分别与所述冷阱沉淀罐、真空泵、惰性气体罐、第一球阀、第二球阀、第三球阀、第四球阀以及第五球阀连接。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述工质入口、工质出口、空气进气口和空气出气口上分别设置有温度计。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述加热装置包括设置在所述冷阱沉淀罐顶端内部的电加热丝和敷设在所述冷阱沉淀罐顶端内部的保温层。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述惰性气体罐与所述第三球阀之间设置有安全阀。

由于采用了如上的技术方案，本实用新型的有益效果在于：

(1)本实用新型对碱金属热管工质提纯系统进行了创新设计，以满足热管工质提纯的高精度要求。

(2)本实用新型采用冷阱沉淀系统，可以实现小型工质提纯一体化的需求。

(3)本实用新型在满足环保、安全的条件下，有利于极大的促进冷阱沉淀罐提纯效率的提高。

(4)本实用新型采用充入惰性气体，可以容易的保护碱金属工质。

(5)本实用新型冷阱沉淀罐设置有排污管，可以实现设备和残余工质的清洗。

(6)本实用新型通过对碱金属热管工质提纯系统进行全面的优化设计，实现了碱金属工质高效率、高精度、高纯度提纯目的。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型的冷阱沉淀罐的示意图。

图2是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面进一步阐述本实用新型。

参见图1所示的一种碱金属热管工质提纯系统，包括一冷阱沉淀系统100、冷阱沉淀罐200、加热装置300、不锈钢丝网400、真空泵500、惰性气体罐600、排污管700以及PLC控制器(图中未示出)。

冷阱沉淀罐200上具有一工质入口210、一工质出口220、一气体进气管230、一气体回气管240、一空气进气口250和一空气出气口260。冷阱沉淀罐200的工质入口用以放入待提纯碱金属，冷阱沉淀罐200的工质出口220用以与碱金属存储容器连接。本实施例中的工质入口210、工质出口220、空气进气口250和空气出气口260上分别设置有温度计280。

加热装置300设置在冷阱沉淀罐200上用以对碱金属进行加热，加热装置300包括设置在冷阱沉淀罐200顶端内部的电加热丝300a和敷设在冷阱沉淀罐200顶端内部的保温层300b。具体地，冷阱沉淀罐200的顶端为加热段采用电加热丝300a和保温层300b的方式对碱金属工质进行加热。

不锈钢丝网400填充在冷阱沉淀罐200内。具体地，冷阱沉淀罐200的底端内部填充有不锈钢丝网400。

真空泵500的抽真空进口500a依次通过一第一球阀11和一第二球阀12与冷阱沉淀罐200的气体进气管230连接，真空泵500用于对冷阱沉淀罐200抽真空、置换内部空气。

惰性气体罐600的出气口600a依次通过一第三球阀13和一第四球阀14以及一第五球阀15与冷阱沉淀罐200的气体回气管240连接，惰性气体罐600用以填充在冷阱沉淀罐200内保护碱金属工质。本实施例中的惰性气体罐600与第三球阀13之间设置有安全阀16。具体地，安全阀16设置在惰性气体罐600的出气口600a上。

排污管700设置在冷阱沉淀罐200底部，排污管700用以对冷阱沉淀罐200进行清洗和处理剩余工质。

PLC控制器分别与冷阱沉淀罐200、真空泵500、惰性气体罐600、第一球阀11、第二球阀12、第三球阀13、第四球阀14以及第五球阀15连接。

本实用新型的碱金属热管工质提纯系统的提纯方法，包括以下步骤：

1)、通过PLC控制器控制冷阱沉淀系统100的冷阱沉淀罐200装入待提纯碱金属工质，装入待提纯碱金属工质后将工质入口210封口；

2)、整个冷阱沉淀系统100启动前，将第一球阀11、第二球阀12、第三球阀13、第四球阀14以及第五球阀15全部关闭；

3)、打开第三球阀13、第四球阀14以及第五球阀15后，开启惰性气体罐600出气口600a上的安全阀16，对冷阱沉淀罐200充入氩气进行置换内部空气，然后，关闭第三球阀13、第四球阀14以及第五球阀15，打开第一球阀11和第二球阀12开启真空泵500，如此反复几次置换内部的空气，此时，冷阱沉淀罐200内部填充有惰性气体进行保护，其他球阀处于关闭状态，此步骤可作为检查冷阱沉淀罐200的密封性能是否完好；

4)、关闭第一球阀11、第二球阀12、第三球阀13、第四球阀14以及第五球阀15，冷阱沉淀罐200的空气进气口250通入空气，开启冷阱沉淀罐200顶端的加热装置300融化碱金属工质，开启第三球阀13、第四球阀14、第五球阀15以及惰性气体罐600出气口600a上的安全阀16，融化后的碱金属工质在气压的作用下从冷阱沉淀罐200的工质出口220流入碱金属存储容器，完成碱金属工质的提纯，最后关闭第三球阀13、第四球阀14、第五球阀15以及惰性气体罐600出气口600a上的安全阀16。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种碱金属热管工质提纯系统，其特征在于，包括：

一冷阱沉淀系统，所述冷阱沉淀系统包括一冷阱沉淀罐，所述冷阱沉淀罐上具有一用以待提纯碱金属放入的工质入口、一用以与碱金属存储容器连接的工质出口、一气体进气管、一气体回气管、一空气进气口和一空气出气口；

一设置在所述冷阱沉淀罐上用以对碱金属工质进行加热的加热装置；

一填充在所述冷阱沉淀罐内的不锈钢丝网；

一用以进行置换内部空气的真空泵，所述真空泵的抽真空进口依次通过一第一球阀和一第二球阀与所述冷阱沉淀罐的气体进气管连接；

一用以填充惰性气体的惰性气体罐，所述惰性气体罐的出气口依次通过一第三球阀和一第四球阀以及一第五球阀与所述冷阱沉淀罐的气体回气管连接；

一设置在所述冷阱沉淀罐底部且用以将剩余工质清洗的排污管；

一PLC控制器，所述PLC控制器分别与所述冷阱沉淀罐、真空泵、惰性气体罐、第一球阀、第二球阀、第三球阀、第四球阀以及第五球阀连接。

2.如权利要求1所述的一种碱金属热管工质提纯系统，其特征在于，所述工质入口、工质出口、空气进气口和空气出气口上分别设置有温度计。

3.如权利要求1所述的一种碱金属热管工质提纯系统，其特征在于，所述加热装置包括设置在所述冷阱沉淀罐顶端内部的电加热丝和敷设在所述冷阱沉淀罐顶端内部的保温层。

4.如权利要求1所述的一种碱金属热管工质提纯系统，其特征在于，所述惰性气体罐与所述第三球阀之间设置有安全阀。

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