專利名稱：一種金屬球堆積層整體加熱裝置及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬球堆積層整體加熱裝置，特別是涉及一種非接觸式電加熱設(shè)備領(lǐng)域的金屬球堆積層整體加熱裝置；本發(fā)明還涉及一種金屬球堆積層整體加熱裝置的制備方法。
背景技術(shù)：
含內(nèi)熱源多孔介質(zhì)中的流動換熱過程具有廣泛的實(shí)際應(yīng)用背景，涉及核反應(yīng)堆冷卻、煤炭的儲存開發(fā)與燃燒、高溫元件的冷卻、鑄造砂型的傳熱傳濕、熱管多孔芯吸液與傳熱、化工填充床、太陽能與廢熱儲能、航空航天器的熱保護(hù)、石油熱采、地?zé)釤醿Α⒌叵潞藦U料熱質(zhì)擴(kuò)散、環(huán)境工程中垃圾與污水處理、土地鹽堿化與污染、建筑與絕熱材料中的傳熱傳濕、物品干燥與保鮮、土壤內(nèi)養(yǎng)分水分傳遞、生物體內(nèi)的傳遞現(xiàn)象及強(qiáng)化傳熱等領(lǐng)域。多孔介質(zhì)最常見的物理模型是采用球形顆粒堆積形成。為了研究含內(nèi)熱源多孔介質(zhì)的流動傳熱特性，需要可控自釋熱的球形顆粒堆積形成含內(nèi)熱源多孔介質(zhì)，因此亟需提供一種金屬球堆積層整體加熱裝置及其制備方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種實(shí)現(xiàn)了大量非連續(xù)的球形顆粒堆積體的整體釋熱，球形顆粒吸收效率可達(dá)到80%以上電功率的金屬球堆積層整體加熱裝置。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明一種金屬球堆積層整體加熱裝置，包括石英玻璃管，位于石英玻璃管中的金屬球堆積層，位于石英玻璃管中金屬球堆積層兩側(cè)的硼娃玻璃球堆積層，保持一定間隔套于所述石英玻璃管之外的電磁感應(yīng)線圈。金屬球與硼娃玻璃球的直徑相等。金屬球的材料為40Cr。金屬球堆積層的厚度為50mm 150mm。兩個硼娃玻璃球堆積層的厚度均為IOOmm 150mm。金屬球堆積層的厚度為150mm,兩個硼娃玻璃球堆積層的厚度均為100mm。石英玻璃管兩端密封固定有金屬管，所述兩根金屬管上分別安裝有一個熱電偶。為了實(shí)現(xiàn)大量非連續(xù)的球形顆粒堆積體的整體釋熱，球形顆粒吸收效率達(dá)到80%以上電功率，本發(fā)明一種金屬球堆積層整體加熱裝置的制備方法，依次包括以下步驟步驟一、在石英玻璃管內(nèi)填充等直徑的硼硅玻璃球，形成厚度為IOOmm 150_的第一硼娃玻璃球堆積層；步驟二、在第一硼硅玻璃球堆積層一側(cè)填裝材料為40Cr的金屬球，分3 4批次逐批放入，每放入一批金屬球后，橫向、縱向各搖擺振動不少于10次，直到接近金屬球堆積層的厚度接近預(yù)設(shè)值；然后每次少量的加入金屬球，每放入一批，進(jìn)行搖擺振動I 2次，直到精確達(dá)到金屬球堆積層的厚度預(yù)設(shè)值；金屬球堆積層的厚度為50mm 150mm ；步驟三、在金屬球堆積層的一側(cè)，填充等直徑的硼硅玻璃球，形成厚度為IOOmm 150mm的第二硼娃玻璃球堆積層；步驟四、將電磁感應(yīng)線圈保持一定間隔套于石英玻璃管之外。硼娃玻璃球與金屬球直徑相等。本發(fā)明使用電磁感應(yīng)加熱技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了大量非連續(xù)的球形顆粒堆積體的整體釋熱，球形顆粒吸收效率可以達(dá)到80%以上電功率，解決了大量球形顆粒堆積體整體釋熱的模擬問題。本發(fā)明主要用于實(shí)驗(yàn)室構(gòu)建含內(nèi)熱源有序飽和多孔介質(zhì)，用于實(shí)驗(yàn)室開展地下核廢料熱質(zhì)擴(kuò)散、核反應(yīng)堆冷卻等工程驗(yàn)證試驗(yàn)。


圖I為本發(fā)明所提供的一種金屬球堆積層整體加熱裝置的示意圖。圖中I為熱電偶，2為硼硅玻璃球堆積層，3為金屬球堆積層，4為硼硅玻璃球堆積層，5為電磁感應(yīng)線圈，6為石英玻璃管。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。實(shí)施例一本發(fā)明金屬球堆積層整體加熱裝置的制備方法，依次包括以下步驟步驟一、在石英玻璃管6內(nèi)填充等直徑的硼硅玻璃球，形成厚度為100_的第一硼硅玻璃球堆積層2 ；步驟二、在第一硼硅玻璃球堆積層2 —側(cè)填裝材料為40Cr的金屬球，分3批次逐批放入，每放入一批金屬球后，橫向、縱向各搖擺振動不少于10次，直到接近金屬球堆積層的厚度接近預(yù)設(shè)值；然后每次少量的加入金屬球，每放入一批，進(jìn)行搖擺振動I次，直到精確達(dá)到金屬球堆積層的厚度預(yù)設(shè)值；金屬球堆積層3的厚度為150mm ；步驟三、在金屬球堆積層3的一側(cè)，填充等直徑的硼硅玻璃球，形成厚度為100_的第二硼硅玻璃球堆積層2 ;上述硼硅玻璃球與金屬球直徑相等；步驟四、將電磁感應(yīng)線圈5保持一定間隔套于石英玻璃管6之外。實(shí)施例二本發(fā)明金屬球堆積層整體加熱裝置的制備方法，依次包括以下步驟步驟一、在石英玻璃管6內(nèi)填充等直徑的硼硅玻璃球，形成厚度為125_的第一硼硅玻璃球堆積層2 ；步驟二、在第一硼硅玻璃球堆積層2 —側(cè)填裝材料為40Cr的金屬球，分3批次逐批放入，每放入一批金屬球后，橫向、縱向各搖擺振動不少于10次，直到接近金屬球堆積層的厚度接近預(yù)設(shè)值；然后每次少量的加入金屬球，每放入一批，進(jìn)行搖擺振動I次，直到精確達(dá)到金屬球堆積層的厚度預(yù)設(shè)值；金屬球堆積層3的厚度為IOOmm ；步驟三、在金屬球堆積層3的一側(cè)，填充等直徑的硼硅玻璃球，形成厚度為125mm的第二硼硅玻璃球堆積層2 ;上述硼硅玻璃球與金屬球直徑相等；步驟四、將電磁感應(yīng)線圈5保持一定間隔套于石英玻璃管6之外。實(shí)施例三本發(fā)明金屬球堆積層整體加熱裝置的制備方法，依次包括以下步驟
步驟一、在石英玻璃管6內(nèi)填充等直徑的硼硅玻璃球，形成厚度為150_的第一硼硅玻璃球堆積層2 ；步驟二、在第一硼硅玻璃球堆積層2 —側(cè)填裝材料為40Cr的金屬球，分3批次逐批放入，每放入一批金屬球后，橫向、縱向各搖擺振動不少于10次，直到接近金屬球堆積層的厚度接近預(yù)設(shè)值；然后每次少量的加入金屬球，每放入一批，進(jìn)行搖擺振動2次，直到精確達(dá)到金屬球堆積層的厚度預(yù)設(shè)值；金屬球堆積層3的厚度為50mm ；步驟三、在金屬球堆積層3的一側(cè)，填充等直徑的硼硅玻璃球，形成厚度為150mm的第二硼硅玻璃球堆積層2 ;上述硼硅玻璃球與金屬球直徑相等；步驟四、將電磁感應(yīng)線圈5保持一定間隔套于石英玻璃管6之外。通過以上實(shí)施例獲得一種金屬球堆積層整體加熱裝置，包括石英玻璃管6，位于石英玻璃管6中的金屬球堆積層3,位于石英玻璃管中金屬球堆積層3兩側(cè)的硼娃玻璃球堆積層2，保持一定間隔套于所述石英玻璃管6之外的電磁感應(yīng)線圈5，保證石英玻璃管6與電磁感應(yīng)線圈5不直接接觸。金屬球與硼硅玻璃球的直徑相等。金屬球的材料為40Cr。金屬球堆積層3的厚度為50mm 150mm。兩個硼硅玻璃球堆積層2的厚度均為IOOmm 150mm。優(yōu)選金屬球堆積層3的厚度為150mm,兩個硼娃玻璃球堆積層2的厚度均為100mm。電磁感應(yīng)線圈5內(nèi)徑略大于石英玻璃管外徑,優(yōu)選為20_。此外，石英玻璃管6兩端通過法蘭密封固定有金屬管，兩根金屬管上各設(shè)有一個通孔，每個通孔中焊接固定有一個熱電偶I。本發(fā)明一種金屬球堆積層整體加熱裝置的工作介質(zhì)為水、蒸汽水兩相，以及過熱蒸汽，優(yōu)選工作壓力為2MPa，工作溫度為300°C，電磁感應(yīng)線圈的工作頻率為2000Hz。
權(quán)利要求
1.一種金屬球堆積層整體加熱裝置，其特征在于包括石英玻璃管，位于石英玻璃管中的金屬球堆積層，位于石英玻璃管中金屬球堆積層兩側(cè)的硼娃玻璃球堆積層，保持一定間隔套于所述石英玻璃管之外的電磁感應(yīng)線圈。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種金屬球堆積層整體加熱裝置，其特征在于所述金屬球與硼硅玻璃球的直徑相等。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種金屬球堆積層整體加熱裝置，其特征在于所述金屬球的材料為40Cr。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種金屬球堆積層整體加熱裝置，其特征在于所述金屬球堆積層的厚度為50mm 150mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種金屬球堆積層整體加熱裝置，其特征在于所述兩個硼硅玻璃球堆積層的厚度均為IOOmm 150mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種金屬球堆積層整體加熱裝置，其特征在于所述金屬球堆積層的厚度為150mm,所述兩個硼娃玻璃球堆積層的厚度均為100mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種金屬球堆積層整體加熱裝置，其特征在于所述石英玻璃管兩端密封固定有金屬管，所述兩根金屬管上分別安裝有一個熱電偶。
8.—種權(quán)利要求I所述金屬球堆積層整體加熱裝置的制備方法，依次包括以下步驟 步驟一、在石英玻璃管內(nèi)填充等直徑的硼硅玻璃球，形成厚度為IOOmm 150_的第一硼硅玻璃球堆積層； 步驟二、在第一硼硅玻璃球堆積層一側(cè)填裝材料為40Cr的金屬球，分3 4批次逐批放入，每放入一批金屬球后，橫向、縱向各搖擺振動不少于10次，直到接近金屬球堆積層的厚度接近預(yù)設(shè)值；然后每次少量的加入金屬球，每放入一批，進(jìn)行搖擺振動I 2次，直到精確達(dá)到金屬球堆積層的厚度預(yù)設(shè)值；金屬球堆積層的厚度為50_ 150_ ； 步驟三、在金屬球堆積層的一側(cè)，填充等直徑的硼娃玻璃球，形成厚度為IOOmm 150mm的第二硼娃玻璃球堆積層； 步驟四、將電磁感應(yīng)線圈保持一定間隔套于石英玻璃管之外。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于所述硼硅玻璃球與金屬球直徑相等。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種金屬球堆積層整體加熱裝置，包括石英玻璃管，位于石英玻璃管中的40Cr金屬球堆積層，位于石英玻璃管中金屬小球兩側(cè)的硼硅玻璃球堆積層，保持一定間隔套于所述石英玻璃管之外的電磁感應(yīng)線圈。金屬球與硼硅玻璃球的直徑相等。金屬球的材料為。金屬球堆積層的厚度為50mm～150mm。硼硅玻璃球堆積層的厚度為100mm～150mm。本發(fā)明還涉及該加熱裝置的制備方法。本發(fā)明使用電磁感應(yīng)加熱技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了大量非連續(xù)的球形顆粒堆積體的整體釋熱，球形顆粒吸收效率可以達(dá)到80％以上電功率，解決了大量球形顆粒堆積體整體釋熱的模擬問題。本發(fā)明主要用于實(shí)驗(yàn)室構(gòu)建含內(nèi)熱源有序飽和多孔介質(zhì)。
文檔編號H05B6/10GK102984838SQ20111026001
公開日2013年3月20日 申請日期2011年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月5日
發(fā)明者閆曉, 昝元峰, 張震, 黃彥平, 趙月偉, 肖澤軍 申請人:中國核動力研究設(shè)計(jì)院