專利名稱：一種緊湊型液態(tài)金屬換熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種套管式換熱器，特別是一種緊湊型液態(tài)金屬換熱器，主要應(yīng)用在液態(tài)金屬流體中。
背景技術(shù)：
液態(tài)金屬是未來(lái)先進(jìn)反應(yīng)堆中首選冷卻介質(zhì)和靶材料，液態(tài)金屬回路能夠開(kāi)展對(duì)液態(tài)金屬關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)問(wèn)題的研究，液態(tài)金屬回路中各實(shí)驗(yàn)段由于具有不同的溫度需求，因此需要對(duì)回路中的液態(tài)金屬流體進(jìn)行換熱。液態(tài)金屬具有熔點(diǎn)高，密度大等特點(diǎn)，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，要求液態(tài)金屬不能凝固，同時(shí)試驗(yàn)結(jié)束后，要求排空液態(tài)金屬，否則液態(tài)金屬會(huì)凝固阻塞回路。例如，F(xiàn)DS團(tuán)隊(duì)正在建造的KYLIN-1I中型液態(tài)鉛鉍材料實(shí)驗(yàn)回路，相比國(guó)內(nèi)外的同類型回路，該回路的流量更大，高溫段最高溫度更高，以開(kāi)展材料腐蝕或者液態(tài)金屬流動(dòng)傳熱等實(shí)驗(yàn)研究；低溫段溫度更低，以開(kāi)展液態(tài)金屬的純化實(shí)驗(yàn)等研究，高溫段與低溫段之間具有更高的溫差。目前已知的換熱器結(jié)構(gòu)，在應(yīng)用于解決液態(tài)金屬冷卻功率更大的情況下，體積更大；同時(shí)，應(yīng)用于普通工業(yè)領(lǐng)域，體積相對(duì)小，結(jié)構(gòu)緊湊的換熱器也并沒(méi)有考慮排空問(wèn)題。因此以上種種條件對(duì)換熱器的設(shè)計(jì)提出了更高的要求，主要應(yīng)同時(shí)滿足以下三個(gè)方面(I)冷卻功率高于國(guó)內(nèi)外同類回路中換熱器的功率，同時(shí)結(jié)構(gòu)緊湊；(2)保證實(shí)驗(yàn)結(jié)束能夠完全排空換熱器中殘留的金屬流體；(3)要求冷卻介質(zhì)溫度高于液態(tài)金屬熔點(diǎn)溫度，以避免液態(tài)金屬在回路中出現(xiàn)凝固。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明技術(shù)解決的問(wèn)題克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種緊湊型液態(tài)金屬換熱器，保證換熱器冷卻功率更大的情況下結(jié)構(gòu)緊湊；同時(shí)換熱器中的液態(tài)金屬能夠在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后排空；回路運(yùn)行過(guò)程中冷 卻介質(zhì)溫度高于液態(tài)金屬熔點(diǎn)溫度。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種緊湊型液態(tài)金屬換熱器，所述換熱器的外形為W型，包括:W型內(nèi)管(1)、W型外管(2);所述W型外管(2)套在W型內(nèi)管⑴夕卜，兩管同心；高溫液態(tài)金屬流體在W型內(nèi)管(I)中流動(dòng)，冷卻介質(zhì)采用沸點(diǎn)高于液態(tài)金屬熔點(diǎn)的流體，在W型外管(2)中與被冷卻介質(zhì)呈逆向流動(dòng)。所述W型內(nèi)管⑴、W型外管⑵中的各段管子與水平線有一定的傾斜角。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于(I)本發(fā)明采用W型立式設(shè)計(jì)，在滿足結(jié)構(gòu)緊湊的同時(shí)又能夠在實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，液態(tài)金屬在重力的作用下順利排空。(2)本發(fā)明采用油或者液態(tài)金屬等沸點(diǎn)較高的流體作為冷卻介質(zhì)，換熱效率高，另外冷卻介質(zhì)的換熱器進(jìn)口溫度高于液態(tài)金屬的熔點(diǎn)。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明的外形為W型，包括:W型內(nèi)管1、W型外管2，W型外管2套在W型內(nèi)管I外，兩管同心；高溫液態(tài)金屬流體在W型內(nèi)管I中流動(dòng)，冷卻介質(zhì)采用沸點(diǎn)高于液態(tài)金屬熔點(diǎn)的流體，在W型外管2中與被冷卻介質(zhì)呈逆向流動(dòng)。高溫液態(tài)金屬流體(虛線表示)從進(jìn)口 I通入W型內(nèi)管2，再?gòu)某隹?3中排空；冷卻介質(zhì)(實(shí)線表示)從入口 4進(jìn)入W型外管5，再?gòu)某隹?6中流出，與W型內(nèi)管中2的被冷卻介質(zhì)呈逆向流動(dòng)；回路運(yùn)行結(jié)束后，W型內(nèi)管2與W型外管5中的流體分別從出口 3及出口4中排空。總之，本發(fā)明為了解決液態(tài)金屬在高溫，高流量情況下一系列的換熱問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一個(gè)外形為W型的換熱器；該換熱器包括外管，內(nèi)管，兩管同心；冷卻介質(zhì)采用油或者液態(tài)金屬等沸點(diǎn)溫度高于被冷卻介質(zhì)熔點(diǎn)溫度的流體；采用W型立式設(shè)計(jì)，在保證具有高的換熱效率的情況下，結(jié)構(gòu)緊湊，同時(shí)可以保證回路運(yùn)行結(jié)束后，冷卻介質(zhì)及被冷卻介質(zhì)能夠從換熱器中完全排空；入口處冷卻介質(zhì)溫度高于被冷卻介質(zhì)凝固點(diǎn)以防止液態(tài)金屬凝固。本發(fā)明未詳細(xì)闡述部分屬于本領(lǐng)域公知技術(shù)。且以上所述，僅為本發(fā)明中的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉該技術(shù)的人在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可理解想到的變換或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的包含范圍之內(nèi)，因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書(shū)的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種緊湊型液態(tài)金屬換熱器，其特征在于所述換熱器的外形為W型，包括:w型內(nèi)管(I)、W型外管⑵；所述W型外管⑵套在W型內(nèi)管⑴夕卜，兩管同心；高溫液態(tài)金屬流體在W型內(nèi)管(I)中流動(dòng)，冷卻介質(zhì)采用沸點(diǎn)高于液態(tài)金屬熔點(diǎn)的流體，在W型外管(2)中與被冷卻介質(zhì)呈逆向流動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的緊湊型液態(tài)金屬換熱器，其特征在于W型內(nèi)管(1)、W型外管(2)中的各段管子與水平線有一定的傾斜角。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的緊湊型液態(tài)金屬換熱器，其特征在于冷卻介質(zhì)采用沸點(diǎn)高于液態(tài)金屬熔點(diǎn)的流體。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種緊湊型液態(tài)金屬換熱器，其外形為W型的換熱器，包括外管，內(nèi)管，兩管同心；冷卻介質(zhì)采用油或者液態(tài)金屬等沸點(diǎn)溫度高于被冷卻介質(zhì)熔點(diǎn)溫度的流體；采用W型立式設(shè)計(jì)，在保證具有高的換熱效率的情況下，結(jié)構(gòu)緊湊，同時(shí)可以保證回路運(yùn)行結(jié)束后，冷卻介質(zhì)及被冷卻介質(zhì)能夠從換熱器中完全排空；入口處冷卻介質(zhì)溫度高于被冷卻介質(zhì)凝固點(diǎn)以防止液態(tài)金屬凝固。
文檔編號(hào)F28D7/10GK103047884SQ20131001110
公開(kāi)日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2013年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月13日
發(fā)明者王蘇豪, 黃善清, 高勝, 黃群英 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院