一种碱金属热管吸液芯的处理方法专利检索-堆芯核反应堆核能电厂发电厂分销网络和设备专利检索查询-专利查询网

一种碱金属热管吸液芯的处理方法

阅读：456发布：2020-05-11

专利汇可以提供一种碱金属热管吸液芯的处理方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明属于核反应堆技术领域，具体涉及一种碱金属热管吸液芯的处理方法。本发明包括如下步骤：步骤一、确认基本原理；步骤二、材料准备；步骤三、在丝网上沉积纳米微粒，形成碱金属热管吸液芯；步骤四、将碱金属热管吸液芯应用于热管。本发明能够提升热管传热极限。，下面是一种碱金属热管吸液芯的处理方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种碱金属热管吸液芯的处理方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一、确认基本原理；步骤二、材料准备；步骤三、在丝网上沉积纳米微粒，形成碱金属热管吸液芯；步骤四、将碱金属热管吸液芯应用于热管。
2.根据权利要求1所述的一种碱金属热管吸液芯的处理方法，其特征在于：所述步骤一包括如下步骤，
根据cotter理论，热管运行时的力平衡关系如下：
ΔPca≥ΔPv+ΔPl+ΔPd，g±ΔPg (1)
其中，
ΔPca为毛细力，即热管内部流体循环的驱动力，由吸液芯提供；
ΔPv为气相摩擦压降，蒸汽从蒸发段流向冷凝段；
ΔPl为液相摩擦压降，冷凝液体从冷凝段回流到蒸发段；
ΔPd，g为液体在热管直径方向上的重力压降；
ΔPg为液体在热管轴向方向上的重力压降；
由此，在一定的假设下，最终可得到毛细极限传热能力Qca：
可见，毛细极限传热能力Qca随着吸液芯里的毛细力ΔPca增大而增大，提高吸液芯里的毛细力即可提升毛细极限传热能力。
3.根据权利要求2所述的一种碱金属热管吸液芯的处理方法，其特征在于：所述毛细力与微孔半径存在明显的负相关性，即微孔半径越小，毛细力越大；这可由一个微孔内的Young-Laplace方程得到：
其中，Rca为微孔的半径，θ为接触角，θ为表面张力。
4.根据权利要求1所述的一种碱金属热管吸液芯的处理方法，其特征在于：所述步骤二包括如下步骤，
准备丝网和纳米微粒，其中丝网材料：不锈钢，或其他与碱金属钾、钠、锂相容的材料；
丝径范围：10-100微米；目数范围：100-800目；纳米微粒材料：氧化铝，或不与碱金属钾、钠、锂反应的其他金属氧化物；微粒平均直径：10-100nm。
5.根据权利要求4所述的一种碱金属热管吸液芯的处理方法，其特征在于：所述步骤三包括如下步骤，将丝网加工成与热管相配合的形状，将纳米微粒分散到去离子水中，形成纳米流体，加热使其沸腾并维持，将丝网完全浸入纳米流体中，放置时间大于60分钟，之后取出。这样，在纳米流体沸腾时，纳米微粒会沉积在丝网表面，形成类似多孔介质的覆盖层。
6.根据权利要求5所述的一种碱金属热管吸液芯的处理方法，其特征在于：所述纳米流体体积浓度大于0.001％。
7.根据权利要求6所述的一种碱金属热管吸液芯的处理方法，其特征在于：所述步骤四中，将吸液芯与热管管壳等其余部分组合，并注入适量碱金属介质，再通过封装等，形成碱金属热管，使用温度大于400摄氏度；将碱金属热管蒸发段、冷凝段与相应的热源、冷源连接等操作，使热管运行。

说明书全文

一种碱金属热管吸液芯的处理方法

技术领域

[0001] 本发明属于核反应堆技术领域，具体涉及一种碱金属热管吸液芯的处理方法。

背景技术

[0002] 热管是一种传热元件，可以将大量热量通过其很小的截面积远距离传输而无需加外动力，其导热能力超过任何已知金属。热管的主要原理是利用毛细力驱动介质在热端蒸发后在冷端凝结这一相变过程使热量快速传导。热管技术可以应用到核反应堆领域，如固态反应堆中使用的碱金属(钾、钠、锂)热管。碱金属热管是固态反应堆中的核心元件，是替代传统一回路冷却剂系统堆芯热量导出功能的关键设备。对于采用热管的固态反应堆，由于无冷却剂回路系统，无需泵阀等能动部件，使得系统大大简化，系统简化同时也有利于装置可靠性的提高。

[0003] 但是，每根热管的传热量都有极限，其传热极限是影响反应堆设计尺寸的关键因素，堆芯功率越大，所需热管就越多，体积必然相应增大，因此，为了实现固态反应堆的小型化，需要提高单根热管的传热极限。因此，提升热管传热极限是研究关注的焦点。

[0004] 热管传热极限主要包括毛细极限、声速极限、沸腾极限、冷凝极限等，其中，实际中最为关注的是毛细极限，影响毛细极限最关键的结构就是热管内部的吸液芯结构。

[0005] 因此，需要优化吸液芯结构，提高毛细极限，提升热管传热极限，以有助于减小固态反应堆体积。

发明内容

[0006] 本发明解决的技术问题：

[0007] 本发明提供一种碱金属热管吸液芯的处理方法，能够提升热管传热极限。

[0008] 本发明采用的技术方案：

[0009] 一种碱金属热管吸液芯的处理方法，包括如下步骤：步骤一、确认基本原理；步骤二、材料准备；步骤三、在丝网上沉积纳米微粒，形成碱金属热管吸液芯；步骤四、将碱金属热管吸液芯应用于热管。

[0010] 所述步骤一包括如下步骤，

[0011] 根据cotter理论，热管运行时的力平衡关系如下：

[0012] ΔPca≥ΔPv+ΔPl+ΔPd，g±ΔPg (1)

[0013] 其中，

[0014] ΔPca为毛细力，即热管内部流体循环的驱动力，由吸液芯提供；

[0015] ΔPv为气相摩擦压降，蒸汽从蒸发段流向冷凝段；

[0016] ΔPl为液相摩擦压降，冷凝液体从冷凝段回流到蒸发段；

[0017] ΔPd，g为液体在热管直径方向上的重力压降；

[0018] ΔPg为液体在热管轴向方向上的重力压降；

[0019] 由此，在一定的假设下，最终可得到毛细极限传热能力Qca：

[0020]

[0021] 可见，毛细极限传热能力Qca随着吸液芯里的毛细力ΔPca增大而增大，提高吸液芯里的毛细力即可提升毛细极限传热能力。

[0022] 所述毛细力与微孔半径存在明显的负相关性，即微孔半径越小，毛细力越大；这可由一个微孔内的Young–Laplace方程得到：

[0023]

[0024] 其中，Rca为微孔的半径，θ为接触角，θ为表面张力。

[0025] 所述步骤二包括如下步骤，

[0026] 准备丝网和纳米微粒，其中丝网材料：不锈钢，或其他与碱金属钾、钠、锂相容的材料；丝径范围：10-100微米；目数范围：100-800目；纳米微粒材料：氧化铝，或不与碱金属钾、钠、锂反应的其他金属氧化物；微粒平均直径：10-100nm。

[0027] 所述步骤三包括如下步骤，将丝网加工成与热管相配合的形状，将纳米微粒分散到去离子水中，形成纳米流体，加热使其沸腾并维持，将丝网完全浸入纳米流体中，放置时间大于60分钟，之后取出。这样，在纳米流体沸腾时，纳米微粒会沉积在丝网表面，形成类似多孔介质的覆盖层。

[0028] 所述纳米流体体积浓度大于0.001％。

[0029] 所述步骤四中，将吸液芯与热管管壳等其余部分组合，并注入适量碱金属介质，再通过封装等，形成碱金属热管，使用温度大于400摄氏度；将碱金属热管蒸发段、冷凝段与相应的热源、冷源连接等操作，使热管运行。

[0030] 本发明的有益效果：

[0031] 本发明提供的一种碱金属热管吸液芯的处理方法，利用微孔半径越小毛细力越大以及毛细极限传热能力随吸液芯里毛细力增大而增大的原理，通过合理选用丝网、纳米微粒及处理方法，可提升热管传热极限，有助于减小固态反应堆体积。附图说明

[0032] 图1为热管原理示意简图。液态介质在蒸发段吸收热量被加热气化并产生流动，气体流经绝热段后在冷凝段将热量放出，并冷凝为液态，之后依靠吸液芯提供的毛细力回流到蒸发段，完成循环流动。

[0033] 图2为丝网上沉积纳米微粒的吸液芯。将丝网浸入沸腾的纳米流体中，纳米微粒在丝网表面逐渐沉积，最终形成类似多孔介质的覆盖层。

[0034] 图中：1-吸液芯、2-液相流动、3-气相流动、4-热量输入、5-热量输出、6-蒸发段、7-绝热段、8-冷凝段、9-丝网、10-纳米微粒。

具体实施方式

[0035] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

[0036] 本发明提供一种碱金属热管吸液芯的处理方法，包括如下步骤：

[0037] 步骤一、确认基本原理

[0038] 如图1所示，根据cotter理论，热管运行时的力平衡关系如下：

[0039] ΔPca≥ΔPv+ΔPl+ΔPd，g±ΔPg (1)

[0040] 其中，

[0041] ΔPca为毛细力，即热管内部流体循环的驱动力，由吸液芯提供；

[0042] ΔPv为气相摩擦压降(蒸汽从蒸发段流向冷凝段)；

[0043] ΔPl为液相摩擦压降(冷凝液体从冷凝段回流到蒸发段)；

[0044] ΔPd，g为液体在热管直径方向上的重力压降；

[0045] ΔPg为液体在热管轴向方向上的重力压降。

[0046] 由此，在一定的假设下，最终可得到毛细极限传热能力Qca：

[0047]

[0048] 可见，毛细极限传热能力Qca随着吸液芯里的毛细力ΔPca增大而增大，提高吸液芯里的毛细力即可提升毛细极限传热能力。

[0049] 具体而言，毛细力与微孔半径存在明显的负相关性，即微孔半径越小，毛细力越大。这可由一个微孔内的Young–Laplace方程得到：

[0050]

[0051] 其中，Rca为微孔的半径，θ为接触角，θ为表面张力。

[0052] 步骤二、材料准备

[0053] 准备丝网和纳米微粒，其中丝网材料：不锈钢，或其他与碱金属钾、钠、锂相容的材料；丝径范围：10-100微米；目数(1英寸长度范围内的孔数)范围：100-800目；纳米微粒材料：氧化铝，或不与碱金属钾、钠、锂反应的其他金属氧化物；微粒平均直径：10-100nm。

[0054] 步骤三、在丝网上沉积纳米微粒，形成碱金属热管吸液芯

[0055] 将丝网加工成与热管相配合的形状，将纳米微粒分散到去离子水中，形成纳米流体(体积浓度大于0.001％)，加热使其沸腾并维持，将丝网完全浸入纳米流体中，放置时间大于60分钟，之后取出。这样，在纳米流体沸腾时，纳米微粒会沉积在丝网表面，如图2所示，形成类似多孔介质的覆盖层。这样，即得到丝网上沉积纳米微粒的碱金属热管吸液芯。

[0056] 步骤四、将碱金属热管吸液芯应用于热管

[0057] 将吸液芯与热管管壳等其余部分组合，并注入适量碱金属介质，再通过封装等，形成碱金属热管，使用温度大于400摄氏度；将碱金属热管蒸发段、冷凝段与相应的热源、冷源连接等操作，使热管运行。

标题	发布/更新时间	阅读量
包含划道的半导体芯片	2020-05-08	963
电子封装结构及其制作方法	2020-05-08	113
一种一体化核反应堆一回路换热器	2020-05-08	754
一种可实现热辐射散热的核反应堆隔热装置	2020-05-08	384
一种碱金属热管吸液芯的处理方法	2020-05-11	456
一种基于双路Marx相切的全固态纳秒脉冲发生器	2020-05-08	77
一种可堆叠微电子封装结构	2020-05-08	228
一种涡旋式排污前置过滤器	2020-05-08	743
集成芯片及其形成方法	2020-05-08	888
一种核电厂灾害概率安全分析方法及装置	2020-05-08	778

一种碱金属热管吸液芯的处理方法

一种碱金属热管吸液芯的处理方法

技术领域

背景技术

发明内容

具体实施方式

该功能需要专业版企业版VIP权限，您可以：