[发明专利]一种高温碱金属热管热态灌装回路系统及方法

说明书

本发明公开了一种高温碱金属热管热态灌装回路系统及方法，包括碱金属融化罐、过滤器、碱金属储存罐、定量桶、氩气气瓶、冷阱、电磁泵、气体缓冲罐、热管管壳、电磁泵、不锈钢管道、过滤器、碱金属阀门、气体阀门、截止阀、液位探针等部件。所述高温碱金属热管热态灌装回路系统及方法可以实现高温碱金属工质的热态提纯以及热管灌装功能。所述高温碱金属热管热态灌装回路系统及方法提供了一种适用于高温钠热管、钾热管、钠钾热管以及锂热管热态灌装的通用方法。

技术领域

本发明涉及热管设计制造领域，具体涉及一种高温碱金属热管热态灌装回路系统及方法。

背景技术

高温碱金属热管是一种基于液体碱金属相变换热的先进非能动换热器件，具有高等温性、高传热效率等优势。相比于传统的回路式换热器，高温碱金属热管能够完全防止单点失效，具有可靠性高、安全性高等优势。高温碱金属热管的灌装技术是高温碱金属热管制造工艺中至关重要的一环。碱金属的纯度、真空度、灌装量以及灌装技术对于热管的运行性能影响显著。高温碱金属热管的灌装需要保证碱金属的纯度，严格控制碱金属的灌装量。高温碱金属热管因其优异的传热特性、良好的安全性可靠性以及其非能动传热特性，使其在空间核反应堆中具有广阔的应用前景。目前，大传热功率、高等温性的高温碱金属热管制造工艺还不够成熟，本发明涉及的一种高温碱金属热管热态灌装回路系统及方法，为高温碱金属热管研发制造提供了一种简易可行、安全可靠、精准高效的灌装方案。

总之，针对于高温碱金属热管简单易行的灌装方法研究还未有相关现有技术见诸报道或公开。

发明内容

为避免现有技术的不足之处，本发明提出一种高温碱金属热管热态灌装回路系统及方法，满足大传热功率、高等温性的高温碱金属热管研发制造的需求。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高温碱金属热管热态灌装回路系统，包括碱金属融化罐1，碱金属融化罐1底部通过不锈钢管线连接第一过滤器2，第一过滤器2底部通过管线以及第一碱金属阀门201连接第一碱金属储存罐3，第一碱金属储存罐3通过管线以及第二碱金属阀门202和第三碱金属阀门203连接电磁泵8入口，电磁泵8两端设置有旁路管线，旁路管线上设置第四碱金属阀门204控制流量，电磁泵8出口通过管线连接至冷阱7，冷阱7底部通过管线以及第五碱金属阀门205与第一碱金属储存罐3相连，冷阱7中引出管线通过第六碱金属阀门206与第二碱金属储存罐6相连，第二碱金属储存罐6底部连接有两条支路，一条支路通过管线以及第七碱金属阀门207和第二碱金属阀门202与第一碱金属储存罐3相连，另一条支路通过管线以及第八碱金属阀门208和第一截止阀401与定量桶4相连，定量桶4下端通过管线以及第二截止阀402与热管管壳10相连，第二截止阀402下端连接有抽真空管线，第二截止阀402下端通过第三截止阀403依次与气体缓冲罐9、第二过滤器13和真空泵11连接；氩气气瓶5出口分为两个支路，一条支路通过第一气体阀门301以及气体管线与第一碱金属储存罐3顶部相连，另一条支路通过第二气体阀门302以及气体管线与第二碱金属储存罐6顶部相连。

所述第一碱金属储存罐3中布置有第一液位探针501，第二碱金属储存罐6中布置有第二液位探针502；第一碱金属储存罐3中的第一液位探针501用于测量第一碱金属储存罐3中液态碱金属的液位高度；第二碱金属储存罐6中的第二液位探针502用于监测第二碱金属储存罐6中液态碱金属的液位高度。

所述碱金属融化罐1中的液态碱金属通过油封的形式防止其氧化；所述第一碱金属储存罐3和第二碱金属储存罐6中的液态碱金属由氩气气瓶5中的氩气进行保护防止其氧化。

所有的管线及旁路管线均为不锈钢管线，不锈钢管线以及碱金属融化罐1、第一碱金属储存罐3、第二碱金属储存罐6和冷阱7的罐体上均匀缠绕着加热丝，使得整个回路保持在碱金属工质的熔点以上，防止液态碱金属的凝固。

所述定量桶4用于精准控制热管管壳10中液态碱金属工质的灌装量。