一种应用于液态铅铋合金实验回路的过滤系统

本发明涉及液态金属，特别是涉及一种应用于液态铅铋合金实验回路的过滤系统。

背景技术：

1、以液态铅铋合金为冷却工质的小型高效核动力反应堆是国际上核能发展的前沿领域，液态铅铋合金和超临界二氧化碳耦合传热形式的小型反应堆更适合建设在边远山区，孤远岛礁等地，并且也在航天、深海探测等军民融合领域具有重大应用前景。

2、液态铅铋合金反应堆主回路的换热器的开发已成为换热系统中研究的热点，但国内外对液态铅铋传热特性的研究还不够充分，现有的文献中所提供的试验数据数量有限、不系统，因此有必要充分的研究液态铅铋传热特性，研究液态铅铋与不同工质耦合换热特性，进而开发高效的主回路换热器。

3、液态铅铋合金腐蚀性大，尤其在高温条件下，其腐蚀特性更为显著；虽然目前可以采用氧控技术一定程度上缓解和减缓腐蚀，但腐蚀所产生的的氧化物或杂质仍有堵塞换热设备孔道的风险，一旦出现该种情况，实验系统必须停止，并且堵塞的孔道的疏通难度极大。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种应用于液态铅铋合金实验回路的过滤系统，以解决上述现有技术存在的问题，能够防止实验管路堵塞，提高实验回路的可靠性，为实验回路中换热设备实验研究的开展提供技术保障。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、本发明提供一种应用于液态铅铋合金实验回路的过滤系统，包括工作罐、冷却装置、过滤装置、液体驱动泵和循环管，所述工作罐上部设置有加液管，所述加液管用于与液态铅铋合金实验回路中的液态铅铋合金排出口连通，所述工作罐的输出口与所述冷却装置的输入口通过第一连接管连通，所述冷却装置的输出口与所述过滤装置的输入口通过第二连接管连通，所述过滤装置的输出口通过第三连接管分别与所述循环管的输入端和回液管的输入端连通，所述循环管的输出端与所述工作罐的上部连通，所述回液管的输出端用于与液态铅铋合金实验回路中的液态铅铋合金加入口连通，所述加液管上设置有第一阀门，所述循环管上设置有第二阀门，所述回液管上设置有第三阀门，所述第三连接管上设置有液体驱动泵，所述工作罐内设置有加热组件能够对液态铅铋合金加热，所述冷却装置能够对液态铅铋合金降温至析出金属氧化物。

4、优选的，还包括抽真空管和充氮管，所述第二连接管上设置有第四阀门，所述第三连接管上设置有第五阀门，所述第二连接管上位于第四阀门与所述过滤装置之间的管路上与所述抽真空管的一端连通，所述抽真空管上设置有第六阀门，所述充氮管与所述循环管连通，所述充氮管上设置有第七阀门。

5、优选的，所述冷却装置包括若干个并联的冷却器。

6、优选的，所述冷却器为冷阱。

7、优选的，所述冷阱包括冷阱壳体和螺旋翅片管，所述螺旋翅片管位于所述冷阱壳体内，所述冷阱壳体上设置有输入管和输出管分别与所述螺旋翅片管的输入端和输出端连通，所述输入管和所述输出管上分别设置有第八阀门和第九阀门。

8、优选的，还包括压差变送器，所述压差变送器的两端分别与所述过滤装置的输入端和输出端连通。

9、优选的，所述过滤装置包括若干个并联的过滤器。

10、优选的，所述过滤器包括过滤筒体、滤网组件、上部反法兰和下部反法兰，所述滤网组件位于所述过滤筒体内，所述滤网组件包括上部法兰圈、滤网支撑板、下部法兰圈和滤网，所述滤网支撑板的上下两端分别固定所述上部法兰圈和所述下部法兰圈，所述滤网固定覆盖在所述下部法兰圈的外表面上和所述滤网支撑板的外表面上，所述下部法兰圈上固定设置有顶在所述过滤筒体内壁上的滤网周向定位块，所述过滤筒体上端开口处设置有与上部反法兰固定连接的上部正法兰，所述过滤筒体下端开口处设置有与下部反法兰固定连接的下部正法兰，所述上部正法兰上与所述上部反法兰的对接面上设置有上凹槽，所述上部反法兰上与所述上部正法兰的对接面上设置有下凹槽，所述上凹槽和所述下凹槽形成法兰圈容置腔，所述法兰圈容置腔固定所述法兰圈。

11、优选的，所述滤网为金属丝网或多孔陶瓷，所述下部反法兰的排出口形状为锥形。

12、优选的，所述液体驱动泵为液态金属泵，所述加热组件为电加热器。

13、本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

14、本发明提供了一种应用于液态铅铋合金实验回路的过滤系统，在大颗粒杂质过滤工况中：第一阀门和第三阀门开启，第二阀门关闭，从实验回路中经过热交换排出的液体铅铋合金经过加液管注入工作罐内，经过工作罐内的加热组件加热至500℃以上，然后流经冷却装置进入过滤装置内(此时冷却装置不工作)，冷却装置对液体铅铋合金进行过滤，滤除大颗粒杂质和未溶化的金属氧化物等后经回液管重新进入实验回路进行热交换；

15、在金属氧化物过滤工况中：待实验回路中经过热交换排出的液体铅铋合金经过加液管注入工作罐内后，关闭第一阀门和第三阀门，开启第二阀门，从工作罐内流出的液态铅铋合金进入冷却装置内，冷却装置对其进行冷却降温，使金属氧化物等杂质析出，同时保持液体铅铋合金的温度不低于200℃以保证液态铅铋合金的流动性，降温后的液态铅铋合金流经过滤装置进行过滤金属氧化物等杂质，并在液体驱动泵的作用下通过循环管从新进入工作罐，直至金属氧化物滤除量达到要求，重新切换至大颗粒杂质过滤状态。

16、应用于液态铅铋合金实验回路的过滤系统在大颗粒过滤工况，能够对试验回路中的液态铅笔合金进行大颗粒杂质和未溶化的及金属氧化物等进行过滤，在金属氧化物过滤工况能够对液态铅铋合金中的金属氧化物等杂质析出进行过滤，从而，能够防止实验管路堵塞，提高实验回路的可靠性，为实验回路中换热设备实验研究的开展提供技术保障。

技术特征：

1.一种应用于液态铅铋合金实验回路的过滤系统，其特征在于：包括：工作罐、冷却装置、过滤装置、液体驱动泵和循环管，所述工作罐上部设置有加液管，所述加液管用于与液态铅铋合金实验回路中的液态铅铋合金排出口连通，所述工作罐的输出口与所述冷却装置的输入口通过第一连接管连通，所述冷却装置的输出口与所述过滤装置的输入口通过第二连接管连通，所述过滤装置的输出口通过第三连接管分别与所述循环管的输入端和回液管的输入端连通，所述循环管的输出端与所述工作罐的上部连通，所述回液管的输出端用于与液态铅铋合金实验回路中的液态铅铋合金加入口连通，所述加液管上设置有第一阀门，所述循环管上设置有第二阀门，所述回液管上设置有第三阀门，所述第三连接管上设置有液体驱动泵，所述工作罐内设置有加热组件能够对液态铅铋合金加热，所述冷却装置能够对液态铅铋合金降温至析出金属氧化物。

2.根据权利要求1所述的应用于液态铅铋合金实验回路的过滤系统，其特征在于：还包括抽真空管和充氮管，所述第二连接管上设置有第四阀门，所述第三连接管上设置有第五阀门，所述第二连接管上位于第四阀门与所述过滤装置之间的管路上与所述抽真空管的一端连通，所述抽真空管上设置有第六阀门，所述充氮管与所述循环管连通，所述充氮管上设置有第七阀门。

3.根据权利要求1所述的应用于液态铅铋合金实验回路的过滤系统，其特征在于：所述冷却装置包括若干个并联的冷却器。

4.根据权利要求3所述的应用于液态铅铋合金实验回路的过滤系统，其特征在于：所述冷却器为冷阱。

5.根据权利要求4所述的应用于液态铅铋合金实验回路的过滤系统，其特征在于：所述冷阱包括冷阱壳体和螺旋翅片管，所述螺旋翅片管位于所述冷阱壳体内，所述螺旋翅片管的输入管和输出管位于所述冷阱壳体上设置有输入管和输出管分别与所述螺旋翅片管的输入端和输出端连通，所述输入管和所述输出管上分别设置有第八阀门和第九阀门。

6.根据权利要求5所述的应用于液态铅铋合金实验回路的过滤系统，其特征在于：还包括压差变送器，所述压差变送器的两端分别与所述过滤装置的输入端和输出端连通。

7.根据权利要求1所述的应用于液态铅铋合金实验回路的过滤系统，其特征在于：所述过滤装置包括若干个并联的过滤器。

8.根据权利要求7所述的应用于液态铅铋合金实验回路的过滤系统，其特征在于：所述过滤器包括过滤筒体、滤网组件、上部反法兰和下部反法兰，所述滤网组件位于所述过滤筒体内，所述滤网组件包括上部法兰圈、滤网支撑板、下部法兰圈和滤网，所述滤网支撑板的上下两端分别固定所述上部法兰和所述下部法兰，所述滤网固定覆盖在所述下部法兰圈的外表面上和所述滤网支撑板的外表面上，所述下部法兰圈上固定设置有顶在所述过滤筒体内壁上的滤网周向定位块，所述过滤筒体上端开口处设置有与上部反法兰固定连接的上部正法兰，所述过滤筒体下端开口处设置有与下部反法兰固定连接的下部正法兰，所述上部正法兰上与所述上部反法兰的对接面上设置有上凹槽，所述上部反法兰上与所述上部正法兰的对接面上设置有下凹槽，所述上凹槽和所述下凹槽形成法兰圈容置腔，所述法兰圈容置腔固定所述法兰圈。

9.根据权利要求8所述的应用于液态铅铋合金实验回路的过滤系统，其特征在于：所述滤网为金属丝网或多孔陶瓷，所述下部反法兰的排出口形状为锥形。

10.根据权利要求1所述的应用于液态铅铋合金实验回路的过滤系统，其特征在于：所述液体驱动泵为液态金属泵，所述加热组件为电加热器。

技术总结
本发明公开了一种应用于液态铅铋合金实验回路的过滤系统，涉及液态金属技术领域，包括工作罐、冷却装置、过滤装置、液体驱动泵和循环管，工作罐上部设置有加液管，工作罐的输出口与冷却装置的输入口通过第一连接管连通，冷却装置的输出口与过滤装置的输入口通过第二连接管连通，过滤装置的输出口通过第三连接管分别与循环管的输入端和回液管的输入端连通，循环管的输出端与工作罐的上部连通，加液管上设置有第一阀门，循环管上设置有第二阀门，回液管上设置有第三阀门，第三连接管上设置有液体驱动泵，工作罐内设置有加热组件，能够防止实验管路堵塞，提高实验回路的可靠性，为实验回路中换热设备实验研究的开展提供技术保障。

技术研发人员：张智刚,刘宏,杜海粟,高凯
受保护的技术使用者：哈尔滨工程大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13