[发明专利]一种多功能小流量液态铅铋与SCO2

权利要求书

1.一种多功能小流量液态铅铋与SCO₂流动传热研究的实验系统，其特征是，包括液态铅铋合金试验段、超临界二氧化碳试验段和液态铅铋合金和超临界二氧化碳耦合试验段；所述液态铅铋合金与超临界二氧化碳耦合试验段包括：液态铅铋合金管路、超临界二氧化碳管路，换热器，所述换热器包括印刷电路板换热器或管壳式换热器；所述液态铅铋合金管路包括：铅铋合金罐1、铅铋合金罐2、电磁泵、电加热器、氮气瓶、差压测量装置、铅铋合金加热器1、铅铋合金加热器2、还包括管路加热带、高压氮气管路、压力及温度测点；所述超临界二氧化碳管路包括：二氧化碳杜瓦罐、超临界二氧化碳蒸发加热瓶、二氧化碳泵、流量计1、减温减压装置、超临界二氧化碳气体加热器、流量计2，还包括压力及温度测点。

2.根据权利要求1所述的一种多功能小流量液态铅铋与SCO₂流动传热研究的实验系统，其特征是，所述系统可以实现液态铅铋合金与SCO2耦合传热实验研究，液态铅铋合金流动传热实验研究和SCO₂流动传热实验研究。

3.根据权利要求1所述的一种多功能小流量液态铅铋与SCO₂流动传热研究的实验系统，其特征是，所述液态铅铋合金与SCO2耦合传热实验研究具体为：

(1)实验开始前将实验系统内所有阀门关闭；

(2)铅铋合金罐1内装入实验要求用量的固态铅铋合金，打开氮气瓶与铅铋合金罐1和铅铋合金罐2连接管路及排气管路阀门，利用高压氮气对铅铋合金罐1和铅铋合金罐2同时进行吹扫，吹扫完毕后关闭相应的阀门；

(3)启动铅铋罐1内的铅铋加热器，同时启动铅铋合金罐1、铅铋合金罐2及系统管路的外壁敷设的加热带，使固态铅铋合金快速熔化，并使系统管路金属壁温高于150℃；

(4)向铅铋罐1内充入高压氮气，将铅铋罐1内的液态铅铋合金压入到铅铋罐2，并联通铅铋罐1和铅铋罐2的气空间；

(5)启动铅铋罐2内的铅铋加热器，继续加热融化的液态铅铋合金，使其达到试验要求的温度区间，做好试验准备；

(6)同时准备试验所需要的超临界二氧化碳气体，利用二氧化碳杜瓦罐自带压力，将液态二氧化碳从二氧化碳杜瓦罐送入到液态二氧化碳蒸发加热器底部，通过流量计计量送入液态二氧化碳蒸发加热瓶的二氧化碳量，二氧化碳输送完毕后关闭相应阀门；

(7)启动二氧化碳加热器，使液态二氧化碳蒸发加热瓶内气体压力升至拟定的压力值，关闭二氧化碳加热器，利用液态二氧化碳蒸发加热瓶外壁电加热带维持二氧化碳气体温度的稳定；

(8)液态铅铋合金溶液及超临界二氧化碳均满足试验要求后，打开阀门调整压力调节阀通过稳压阀将二氧化碳压力维持在较低压力值，开始对换热器的二氧化碳通道预热，监测换热器出口二氧化碳温度的变化及换热器换热器壁面金属温度的变化，当壁面金属温度超过150℃，满足传热试验要求；

(9)根据拟定试验大纲，调整压力调节阀和稳压阀将二氧化碳压力维持在拟定的某一个数值；打开液态铅铋管路侧相应阀门，同时启动电磁泵，向微通道换热器泵送液态铅铋合金，启动电加热器，维持进入微通道换热器液态铅铋合金温度在恒定值，便于试验数据分析；

(10)铅铋罐2内液态铅铋合金在电磁泵的作用下，通过换热器传热后，直接流入铅铋罐1；液态二氧化碳蒸发加热瓶内的高压气体通过换热器传热后，进入温减压装置，压力和温度都降低到允许排放到大气环境的数值后排入大气；当压力和温度数值稳定后，认为一个工况试验结束；

(11)当剩余的液态铅铋合金不足进行一次实验时，停止试验，切断系统内的相应阀门，采用上述的液态铅铋合金从铅铋罐1转移到铅铋罐2中的方式，将液态铅铋合金再次压入到铅铋罐2中；

(12)当二氧化碳蒸发加热器中剩余的二氧化碳不足进行一次试验时，关闭系统阀门，利用二氧化碳泵将杜瓦罐内的低压气体缓慢打入到二氧化碳蒸发加热器，启动二氧化碳加热器，当温度和压力满足试验要求时，关闭二氧化碳泵及相应阀门；

(13)按照第一次的试验流程进行下一个工况的试验研究工作。