[发明专利]一种变导热系数真空环境液态金属冷却器

说明书

本发明涉及一种变导热系数真空环境液态金属冷却器，包括液态金属管道、导热气腔和冷却水组件；所述导热气腔包裹所述液态金属管道的至少一部分以通过自身导热系数的改变来调节所述液态金属管道的散热；所述冷却水组件的冷却水流道设置在所述导热气腔内以调节背景温度。本发明的有益效果如下：本发明的该冷却器有效较充分的利用了导热、辐射、对流3种换热手段，使得其工作温度范围很宽，在冷却水流量足够的情况下，从几十℃到600℃范围内均可以工作，满足了真空环境下热真空电磁泵性能试验需求。本发明提供的冷却器调节性好、调节手段多，可以通过调节二次冷却水入口水温、流速，气腔内气体有无及组分改变换热能力。

技术领域

本发明属于核工业领域，具体涉及一种变导热系数真空环境液态金属冷却器。

背景技术

在热真空电磁泵水力性能试验过程中，需要利用回路在真空环境中开展全工作温度范围的性能试验，以中国原子能院研制的小型NaK热真空电磁泵为例，至少需要在125℃-525℃范围内，每100℃为间隔开展性能试验，且在试验过程中，需要保证液态金属工质温度变化≤2.5℃。

真空环境中，物体向外唯一的散热途径就是热辐射，辐射能力与物体表面热力学温度的4次方成正比，很明显，当物体表面温度较低时散热能力很差，真空起到了很好保温作用，但对于工质温度较低时的热真空电磁泵试验而言，却是不希望的。

在工质温度较低时，电磁泵产热会引起工质温度持续上升，必须通过某种方式加以冷却，维持工质温度恒定以满足试验要求，如：125℃±2.5℃。

当工质温度较高时，回路对环境的辐射散热加强，电磁泵产热已不足以抗衡环境散热时，就需要对回路工质进行加热，才能使工质温度维持恒定以满足试验要求，如:400℃±2.5℃。

热真空电磁泵试验对回路冷却器的要求是：工质温度较低时承担移除电磁泵自产热功能，工质温度较高时起保温功能。现有技术中缺少能够实现该功能的技术方案。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种变导热系数真空环境液态金属冷却器，本技术方案能够在真空环境下的热真空电磁泵性能试验过程中，工质温度较低时承担移除电磁泵自产热功能，工质温度较高时起保温功能。

本发明的技术方案如下：

一种变导热系数真空环境液态金属冷却器，包括液态金属管道、导热气腔和冷却水组件；所述导热气腔包裹所述液态金属管道的至少一部分以通过自身导热系数的改变来调节所述液态金属管道的散热；所述冷却水组件的冷却水流道设置在所述导热气腔内以调节背景温度。

进一步地，上述的变导热系数真空环境液态金属冷却器，所述导热气腔通过调节导热气体的混合比例和/或气体压力来实现自身导热系数的调节。

进一步地，上述的变导热系数真空环境液态金属冷却器，当回路液态金属管道向背景的辐射换热不足以抵消电磁泵的自产热时，液态金属管道传导来的热量通过所述导热气腔中的导热气体传导至冷却水流道以增强液态金属管道的热量传输；

当回路液态金属管道向背景的辐射换热足以抵消电磁泵的自产热时，所述导热气腔内气压调节至10^-1Pa以下以阻断导热传热，调节冷却水流道中的冷却水流量以提高背景温度，从而减弱液态金属管道的热量传输。

进一步地，上述的变导热系数真空环境液态金属冷却器，所述导热气腔内还设置有与所述液态金属管道连接的导热翅片；所述冷却水流道设置在相邻的导热翅片之间。

进一步地，上述的变导热系数真空环境液态金属冷却器，所述导热翅片顶部焊有翅片定位环以约束翅片位置且防止其与所述导热气腔的外壁直接接触导热。