[发明专利]一种液态工质蒸发速率测量方法及装置

说明书

本发明公开了一种液态工质蒸发速率测量方法，涉及能量转换系统中高效传热技术领域，液态工质蒸发速率测量方法采用在一定环境下对工质样品进行加热，并通过数据采集系统实时采集测温组件测量工质样品温度，称重模块测量液态工质重量变化值，通过计算得出蒸发速率；本发明还公开了一种液态工质蒸发速率测量装置，包括真空容器、称重模块、蒸发容器、加热装置、真空维持系统、测温组件和数据采集系统，称重模块位于真空容器的底部，蒸发容器放置在称重模块上，加热装置固定设置在真空容器的周圈，真空维持系统的抽气口与真空容器连通，测温组件和称重模块均与数据采集系统电连接，能够有效地测量液态工质的蒸发速率。

技术领域

本发明涉及能量转换系统中高效传热技术领域，特别是涉及一种液态工质蒸发速率测量方法及装置。

背景技术

液态工质由于在沸点、熔点和导热率等方面的优良性质，广泛应用于钠冷快堆，铅基快堆、高温碱金属热管和水基热管等领域，研究液态工质的蒸发速率有助于改善能源转换系统中热量传输系统和装置中液态工质冷却剂的基础物性，有助于实现强化传热和低碳环保，因此，有必要对其基础物性做出测量研究，而现有技术中并没有能够测量液态工质，尤其液态金属蒸发速率的方法和装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种液态工质蒸发速率测量方法及装置，以解决上述现有技术存在的问题，能够有效地测量液态工质的蒸发速率。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种液态工质蒸发速率测量方法，包括如下步骤：

S1.制备待测的工质样品，并将其置于蒸发容器中；

S2.将测温组件固定在称重模块上用于与蒸发容器接触的部位，将蒸发容器放置在位于真空容器内的称重模块上，再进行抽真空；

S3.待系统压力值达到设定值时，利用加热装置对蒸发容器进行加热，通过控制加热装置保持蒸发容器内的温度保持恒定或者升温速率恒定后，测温组件实时测量蒸发容器的温度，数据采集系统以1～2个/秒的速度收集称重模块的测量值和测温组件的测量值；

S4.待工质样品蒸发完毕或试验时间截止后，数据采集系统生成工质样品的质量～时间曲线；

S5.根据数据采集系统采集的工质样品的质量变化值、温度变化值和时间，利用公式：m＝-(1/A)(dMe/dT)(dT/dt)＝-(1/A)dMe/dt，计算出工质样品的蒸发速率，其中Me是工质样品蒸发而减少的质量，(dT/dt)是升温速度，m是单位面积的蒸发速率，A是蒸发面积。

优选的，步骤S2中，蒸发容器放入真空容器的过程中，真空容器内始终充满氩气。

优选的，所述加热装置为若干个红外线加热器，若干个所述红外加热器在所述真空容器的外侧沿所述真空容器的周向均布，所述蒸发容器的材质为镍、钛、氧化铝和不锈钢中的一种，所述称重模块为热天平，所述测温组件为热电偶。

本发明还提供了一种液态工质蒸发速率测量装置，包括真空容器、称重模块、蒸发容器、加热装置、真空维持系统、测温组件和数据采集系统，所述蒸发容器、所述测温组件和所述称重模块均位于所述真空容器内，所述称重模块位于所述真空容器的底部，所述蒸发容器放置在所述称重模块上，所述加热装置固定设置在所述真空容器外侧壁的周圈，所述测温组件位于所述称重模块上用于与所述蒸发容器接触的部位，所述真空维持系统的抽气口与所述真空容器连通，所述测温组件和所述称重模块均与所述数据采集系统电连接。

优选的，所述真空容器上设置有氩气输入口，所述氩气输入口连接有氩气阀门。

优选的，还包括蒸发物回收装置，所述蒸发物回收装置固定设置在所述真空容器内，所述蒸发物回收装置包括回收管，所述回收管的中线竖直设置，所述回收管的上下两端开口，所述回收管的侧壁内设置有冷却循环管路，所述回收管的下端开口内沿上固定设置有集料环，所述回收管的下端开口位于所述蒸发容器的上方。