一种熔盐重力热管的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种熔盐重力热管，该重力热管包括管壳、熔盐；所述熔盐可以为三元硝酸盐或四元硝酸盐；其中，当熔盐为三元硝酸盐时，成分为NaNO3、KNO3和NaNO2；当熔盐为四元硝酸盐时，成分为NaNO3、KNO3、LiNO3和Ca(NO3)2；本发明所提供的熔盐工质在其使用温度范围内即使与其它物质接触也不宜与其它物质发生化学反应，不会发生燃烧、爆炸等烈性事故，也不会产生有毒有害气体；所提供的热管成本低、环境友好、使用安全、制造工艺简单。
【专利说明】一种熔盐重力热管
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种熔盐重力热管，尤其涉及一种混合三元硝酸盐或四元硝酸盐作为传热工质的热管，属于高温重力热管应用【技术领域】。
【背景技术】
[0002]高温重力热管实质上是一种高效的导热元件，管内处于真空状态，依靠管内工质的相变进行换热。其工作过程是工质在热管蒸发段吸热变成蒸汽，然后依靠浮升力到达冷凝段放出热量，变成液态工质依靠重力回流到蒸发段，按此循环完成工作过程。
[0003]1963年,美国LOS — Alamos实验室的Grove等人首次研制出高温热管,吸引了众多研究者从事高温热管研究。高温重力热管已被广泛应用于航天、余热回收、电子冷却和太阳能等领域。
[0004]目前，高温重力热管的传热工质一般采用钠Na、钾K、锂Li及相对较少应用的稀有碱金属铯Cs、铷Rb，工作温度更高时则需选用钡Ba、锶Sr、钙Ca、铅Pb、铋B1、铊Tl、铟In及银Ag等。在热管工作的过程中，这些金属呈熔融液态和蒸汽状态。工作中的热管一旦发生热管爆管事故，这些金属或遇水、氯气、氮气、二氧化碳、酸或氧化剂会剧烈燃烧、爆炸、造成巨大损失，或属于有毒的重金属，或在地壳中含量稀少，制成的热管价格昂贵。
[0005]熔盐是一种具有密度大、沸点高、临界温度高、汽化潜热高、高温粘度低、饱和蒸汽压力低、热稳定性好等优点的高效传热工质。高温下，熔盐对多数金属材料的腐蚀性较小，与金属相容性好，与水、氯气、氮气、二氧化碳、酸或氧化剂等诸多物质接触不会发生化学反应，没有燃烧、爆炸等危险。熔盐没有毒性、环境友好，储量丰富、生产成本低，被认为是具有广泛发展前景的传热工质，已在核反应堆传热与冷却、太阳能热发电系统传热与大规模蓄能等领域得到广泛应用。故将熔盐作为高温重力热管的传热工质，开发一种安全、成本低、传热高效的熔盐重力热管对高温重力热管的发展具有促进作用。本发明的重力热管，可应用于400°C—550°C之间，具有较高地传热效率。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供了一种熔盐重力热管，该重力热管的传热工质为一种混合三元硝酸盐或四元硝酸盐；本发明所提供的熔盐工质在其使用温度范围内即使与其它物质接触也不宜与其它物质发生化学反应，不会发生燃烧、爆炸等烈性事故，也不会产生有毒有害气体；所提供的热管成本低、环境友好、使用安全、制造工艺简单。因此，本发明提出的熔盐工质和熔盐热管符合当前节能、环保、有利于生产安全的要求。
[0007]为实现上述目的，本发明采用的技术方案为一种熔盐重力热管，该重力热管包括管壳、熔盐；所述熔盐可以为三元硝酸盐或四元硝酸盐；其中，当熔盐为三元硝酸盐时，成分为NaN03、KNO3和NaNO2,各组分的质量百分比为，
[0008]NaNO3: 10% ?40% ；
[0009]KNO3:40% ?60% ；[0010]NaN02: 30% ~60%。
[0011]当熔盐为四元硝酸盐时，成分为似勵3、謂03、1^勵3和Ca(N03)2，各组分的质量百分比为，
[0012]NaN03:5% ~15% ；
[0013]ΚΝ03: 40% ~60% ;
[0014]LiN03:5% ~25% ;
[0015]Ca(N03)2:5% ~30%。
[0016]本发明所述熔盐工质的配制方法为，
[0017]S1按照配比，取一定质量的硝酸盐的分析纯，放入到烧杯进行初步搅拌；
[0018]S2将进行过初步搅拌的混合盐放入高速搅拌机内搅拌30-50秒，使混合硝酸盐基本掺和均匀；
[0019]S3将基本掺和均匀的混合盐放入到带搅拌器的马弗炉中，同时开启马弗炉的加热功能和搅拌功能，将混合盐加热到熔化，直至熔体温度高于其熔点，停止搅拌，恒定马弗炉温度，等待热管充装。
[0020]本发明所述重力热管实施步骤为，
[0021]S1按要求清洗 管壳内部，进行管壳耐压和真空气密性测试；
[0022]S2将热管管壳放入管式电炉中加热至热管工作温度以上，同时对管壳抽真空至绝对压力10_3Pa以下，保持50-70分钟；
[0023]S3取出热管管壳，在常压下将一定质量的熔化且充分混合的熔盐充入管壳内；
[0024]S4将充好熔盐的热管重新放入加热炉，将热管加热到熔盐熔点之上，对热管抽真空至绝对压力l(T3Pa以下，保持25-35分钟；
[0025]S5将热管进行高温焊接封装后即可作为热管使用。
[0026]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果。
[0027]1、熔盐工质蒸汽压力低，传热系数高，兼容性好、与诸多物质不发生化学反应，发生燃烧、爆炸等烈性事故不易无污染，也不易产生有毒有害气体，环境友好；
[0028]2、熔盐热管工作压力低，不易发生爆管事故，成本低，制造工艺简单。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]图1为重力热管结构示意图。
[0030]图中:1、管壳，2、熔盐。
【具体实施方式】
[0031]具体实例1:取质量百分比分别为10%NaN03、55%KN03、35%NaN02的分析纯，放入到烧杯进行初步搅拌3-5分钟；将进行过初步搅拌的混合盐放入高速搅拌机内搅拌30-50秒，使三种盐成分基本混合均匀；然后将基本掺和均匀的混合盐放入到带搅拌器的马弗炉中，同时开启马弗炉的加热功能和搅拌功能，将混合盐加热到熔化，直至熔体温度高于其熔点150°C，停止搅拌，恒定马弗炉温度，等待热管充装。
[0032]具体实例2:取质量百分比分别为10%NaN03、50%KN03、15%Ca(N03)2、25%LiN03的分析纯，放入到烧杯进行初步搅拌3-5分钟；将进行过初步搅拌的混合盐放入高速搅拌机内搅拌30-50秒，使四种盐成分基本混合均匀；然后将基本掺和均匀的混合盐放入到带搅拌器的马弗炉中，同时开启马弗炉的加热功能和搅拌功能，将混合盐加热到熔化，直至熔体温度高于其熔点100°C，停止搅拌，恒定马弗炉温度，等待热管充装。
[0033]具体实例3:按要求清洗管壳内部，进行管壳耐压和真空气密性测试；然后将管壳放入管式电炉中加热至热管工作温度以上，同时对管壳抽真空至绝对压力KT3Pa以下，保持50-70分钟；然后取出热管管壳，在常压下将由质量百分比分别为10%NaN03、55%KN03、35%NaN02和质量百分比20%NaN03、20%KN03、30%Ca(N03)2、30%LiN03的分析纯制成的熔盐工质分别充入两支管壳内；之后将充好熔盐的热管重新放入加热炉，将热管加热到熔盐熔点之上，对热管抽真空至绝对压力10_3Pa以下，保持25-35分钟；最后将热管进行高温焊接封装后即可作为传热管使用。
【权利要求】
1.一种熔盐重力热管，其特征在于:该重力热管包括管壳、熔盐；所述熔盐可以为三元硝酸盐或四元硝酸盐；其中，当熔盐为三元硝酸盐时，成分为NaN03、KN03和NaN02，各组分的质量百分比为，NaN03:10% ?40% ；KN03: 40% ?60% ；NaN02: 30% ?60% ；当熔盐为四元硝酸盐时，成分为NaN03、KN03、LiN03和Ca(N03)2，各组分的质量百分比为，NaN03:5% ?15% ；KN03: 40% ?60% ；LiN03:5% ?25% ；Ca (N03) 2:5% ?30%。
2.根据权利要求1所述的一种熔盐重力热管，其特征在于:所述熔盐工质的配制方法为，S1按照配比，取一定质量的硝酸盐的分析纯，放入到烧杯进行初步搅拌；S2将进行过初步搅拌的混合盐放入高速搅拌机内搅拌30-50秒，使混合硝酸盐基本掺和均匀；S3将基本掺和均匀的混合盐放入到带搅拌器的马弗炉中，同时开启马弗炉的加热功能和搅拌功能，将混合盐加热到熔化，直至熔体温度高于其熔点，停止搅拌，恒定马弗炉温度，等待热管充装。
3.根据权利要求1所述的一种熔盐重力热管，其特征在于:所述重力热管实施步骤为，S1按要求清洗管壳内部，进行管壳耐压和真空气密性测试；S2将热管管壳放入管式电炉中加热至热管工作温度以上，同时对管壳抽真空至绝对压力l(T3Pa以下，保持50-70分钟；S3取出热管管壳，在常压下将一定质量的熔化且充分混合的熔盐充入管壳内；S4将充好熔盐的热管重新放入加热炉，将热管加热到熔盐熔点之上，对热管抽真空至绝对压力10，a以下，保持25-35分钟；S5将热管进行高温焊接封装后即可作为热管使用。
【文档编号】F28D15/02GK103743273SQ201410014388
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2014年1月13日 优先权日:2014年1月13日
【发明者】马重芳, 吴玉庭, 孟强, 熊亚选 申请人:北京工业大学