CN111076579B - 一种采用电磁泵辅助驱动的碱金属热管及其传热方法 - Google Patents

一种采用电磁泵辅助驱动的碱金属热管及其传热方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111076579B
CN111076579B CN201911407692.0A CN201911407692A CN111076579B CN 111076579 B CN111076579 B CN 111076579B CN 201911407692 A CN201911407692 A CN 201911407692A CN 111076579 B CN111076579 B CN 111076579B
Authority
CN
China
Prior art keywords
heat pipe
electromagnetic pump
heat
alkali metal
iron core
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201911407692.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111076579A (zh
Inventor
柴晓明
马誉高
余红星
杨洪润
何晓强
邓坚
苏东川
张卓华
丁书华
冉旭
邱志方
刘余
李松蔚
王金雨
曾畅
张宏亮
李文杰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nuclear Power Institute of China
Original Assignee
Nuclear Power Institute of China
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nuclear Power Institute of China filed Critical Nuclear Power Institute of China
Priority to CN201911407692.0A priority Critical patent/CN111076579B/zh
Publication of CN111076579A publication Critical patent/CN111076579A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111076579B publication Critical patent/CN111076579B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
    • F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
    • F28D15/025—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes having non-capillary condensate return means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
    • F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
    • F28D15/0266—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes with separate evaporating and condensing chambers connected by at least one conduit; Loop-type heat pipes; with multiple or common evaporating or condensing chambers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Induction Heating (AREA)

Abstract

本发明属于核反应堆工程传热技术领域，具体涉及一种采用电磁泵辅助驱动的碱金属热管及其传热方法，包括：电源、电磁泵和热管202，所述电磁泵环套在热管202的外表面，电源连接电磁泵；所述热管202还包括：热管包壳4、热管吸液芯5、热管中心气腔6和保温层7；所述热管包壳4内部为热管中心气腔6；热管中心气腔6外壁设置有热管吸液芯5；热管包壳4的外部中部设置有保温层7；所述电磁泵还包括：电磁泵沟槽、初级铁芯201、内层铁芯203和绕组204；所述电磁泵沟槽的外壁设置有初级铁芯201和绕组204；所述电磁泵沟槽的内部中心固定有内层铁芯203。

Description

一种采用电磁泵辅助驱动的碱金属热管及其传热方法
技术领域
本发明属于核反应堆工程传热技术领域，具体涉及一种采用电磁泵辅助驱动的碱金属热管及其传热方法。
背景技术
热管是一种具有高导热性能的传热元件，不需外界驱动力的封闭式传热装置。它依靠内部吸液芯提供的毛细抽吸力维持工质的连续循环,把热量不断从热端带到冷端，具有极高的导热性、良好的等温性、可控制温度等一系列优点。针对毛细力驱动的水平碱金属热管或者反重力碱金属热管，强化毛细力的方式主要是提高热管的吸液芯目数，但提高吸液芯目数来强化回流驱动力的方式在现有技术中存在工艺限制，成本很高。
电磁泵是一种电磁驱动技术，由于液态金属有良好的导电性，当通电的金属液体穿过磁场时产生电磁力，推动液态金属定向传输。电磁泵可实现液体金属完全封闭情况下流速与流量的可控性传输，这种驱动方式结构简单，没有机械运动，可长期稳定运行，避免金属氧化与设备维护。
因此，可设计一种将电磁泵用于碱金属热管的热管结构，以回流驱动碱金属热管内液态金属，使得反应堆能够增强热管的内部循环能力，提高传热能力。
发明内容
本发明专利的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种采用电磁泵辅助驱动的碱金属热管及其传热方法，用于解决现有技术中反重力的或毛细力驱动不足的热管结构设计缺陷。
本发明的技术方案：
一种采用电磁泵辅助驱动的碱金属热管，包括：电源、电磁泵和热管202，所述电磁泵环套在热管202的外表面，电源连接电磁泵；所述热管202还包括：热管包壳4、热管吸液芯5、热管中心气腔6和保温层7；所述热管包壳4内部为热管中心气腔6；热管中心气腔6外壁设置有热管吸液芯5；热管包壳4的外部中部设置有保温层7；所述电磁泵还包括：电磁泵沟槽、初级铁芯201、内层铁芯203和绕组204；所述电磁泵沟槽的外壁设置有初级铁芯201和绕组204；所述电磁泵沟槽的内部中心固定有内层铁芯203。
所述热管202的两端分别为热管蒸发段1和热管冷凝段3；所述热管202的中端为热管绝热段2。
所述电磁泵整体为中空圆柱形结构的高频电磁泵，所述电磁泵沟槽为圆柱形结构，电磁泵沟槽内壁与内层铁芯203外壁的间隙距离与热管202外径尺寸相匹配。
所述热管绝热段2或热管冷凝段3上环套有电磁泵进行辅助驱动.
所述电磁泵沟槽内可布置单根或多根热管202，所述多根热管202在电磁泵沟槽内呈环形布置。
所述绕组204内通入三相交变电流，绕组204接线方式为三相四线制Y型接法。
所述热管202为碱金属热管，热管202材质包括：钠、钾、锂、钠钾合金。
一种如上所述的采用电磁泵辅助驱动的碱金属热管的传热方法，包括如下步骤：
步骤一：将电磁泵泵沟槽内放置热管202，所述电磁泵可以加载在热管绝热段，也可以加载在热管冷凝段；
步骤二：打开电源，驱动电磁泵对热管内的金属液体回流进行驱动；
步骤三：电磁泵采用高频，利用电磁场的趋肤效应，使得电磁场有一定趋肤深度，作用于热管壁附近的金属液体，减弱对热管中心金属气体流动的影响；电磁泵的泵沟槽内可以布置单根或多根热管进行液体辅助回流。
本发明的有益效果：
本发明设计的一种采用电磁泵辅助驱动的碱金属热管及其传热方法，电磁泵为圆柱型高频电磁泵，在电磁泵泵沟放置热管，对热管内的金属液体回流进行驱动，采用高频电磁泵是利用电磁场的趋肤效应，使得电磁场有一定趋肤深度，主要作用于热管壁附近的金属液体，减弱对热管中心金属气体流动的影响。初级绕组通入三相交变电流，接线方式为三相四线制Y型接法。进一步地，电磁泵可以加载在热管绝热段，也可以加载在热管冷凝段。电磁泵的泵沟槽内可以布置单根、多根热管，进行液体辅助回流。本发明所述热管为碱金属热管，工质可以为钠，钾，锂，钠钾合金等。
本发明设计的一种采用电磁泵辅助驱动的碱金属热管，通过使用电磁泵来强化碱金属热管内金属回流能力这一技术特征，使得反应堆能够增强热管的内部循环能力，提高传热能力。
附图说明
图1为本发明设计的一种采用电磁泵辅助驱动的碱金属热管的工作原理；
图2为本发明设计的一种采用电磁泵辅助驱动的碱金属热管进行单根热管的工作原理图
图3为本发明设计的一种采用电磁泵辅助驱动的碱金属热管进行多根热管的工作原理图；
图4为本发明设计的一种采用电磁泵辅助驱动的碱金属热管内设置多根热管的俯视图
图中：1—热管蒸发段，2—热管绝热段，3—热管冷凝段，4—热管包壳，5——热管吸液芯，6—热管中心气腔，7—保温层，201—初级铁芯，202—热管，203—内层铁芯，204—绕组。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明进行进一步的介绍：
一种采用电磁泵辅助驱动的碱金属热管，包括：电源、电磁泵和热管202，所述电磁泵环套在热管202的外表面，电源连接电磁泵；所述热管202还包括：热管包壳4、热管吸液芯5、热管中心气腔6和保温层7；所述热管包壳4内部为热管中心气腔6；热管中心气腔6外壁设置有热管吸液芯5；热管包壳4的外部中部设置有保温层7；所述电磁泵还包括：电磁泵沟槽、初级铁芯201、内层铁芯203和绕组204；所述电磁泵沟槽的外壁设置有初级铁芯201和绕组204；所述电磁泵沟槽的内部中心固定有内层铁芯203。
所述热管202的两端分别为热管蒸发段1和热管冷凝段3；所述热管202的中端为热管绝热段2。
所述电磁泵整体为中空圆柱形结构的高频电磁泵，所述电磁泵沟槽为圆柱形结构，电磁泵沟槽内壁与内层铁芯203外壁的间隙距离与热管202外径尺寸相匹配。
所述热管绝热段2或热管冷凝段3上环套有电磁泵进行辅助驱动.
所述电磁泵沟槽内可布置单根或多根热管202，所述多根热管202在电磁泵沟槽内呈环形布置。
所述绕组204内通入三相交变电流，绕组204接线方式为三相四线制Y型接法。
所述热管202为碱金属热管，热管202材质包括：钠、钾、锂、钠钾合金。
一种如上所述的采用电磁泵辅助驱动的碱金属热管的传热方法，包括如下步骤：
步骤一：将电磁泵泵沟槽内放置热管202，所述电磁泵可以加载在热管绝热段，也可以加载在热管冷凝段；
步骤二：打开电源，驱动电磁泵对热管内的金属液体回流进行驱动；
步骤三：电磁泵采用高频，利用电磁场的趋肤效应，使得电磁场有一定趋肤深度，作用于热管壁附近的金属液体，减弱对热管中心金属气体流动的影响；电磁泵的泵沟槽内可以布置单根或多根热管进行液体辅助回流。
本发明要求保护的范围不限于以上具体实施方式，对于本领域技术人员而言，本发明可以有多种变形和更改，凡在本发明的构思与原则之内所作的任何修改、改进和等同替换都应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种采用电磁泵辅助驱动的碱金属热管，其特征在于，包括：电源、电磁泵和热管(202)，所述电磁泵环套在热管(202)的外表面，电源连接电磁泵；所述热管(202)还包括：热管包壳(4)、热管吸液芯(5)、热管中心气腔(6)和保温层(7)；所述热管包壳(4)内部为热管中心气腔(6)；热管中心气腔(6)外壁设置有热管吸液芯(5)；热管包壳(4)的外部中部设置有保温层(7)；所述电磁泵还包括：电磁泵沟槽、初级铁芯(201)、内层铁芯(203)和绕组(204)；所述电磁泵沟槽的外壁设置有初级铁芯(201)和绕组(204)；所述电磁泵沟槽的内部中心固定有内层铁芯(203)。
2.如权利要求1所述的一种采用电磁泵辅助驱动的碱金属热管，其特征在于：所述热管(202)的两端分别为热管蒸发段(1)和热管冷凝段(3)；所述热管(202)的中端为热管绝热段(2)。
3.如权利要求2所述的一种采用电磁泵辅助驱动的碱金属热管，其特征在于：所述电磁泵整体为中空圆柱形结构的高频电磁泵，所述电磁泵沟槽为圆柱形结构，电磁泵沟槽内壁与内层铁芯(203)外壁的间隙距离与热管(202)外径尺寸相匹配。
4.如权利要求3所述的一种采用电磁泵辅助驱动的碱金属热管，其特征在于：所述热管绝热段(2)或热管冷凝段(3)上环套有电磁泵进行辅助驱动。
5.如权利要求4所述的一种采用电磁泵辅助驱动的碱金属热管，其特征在于：所述电磁泵沟槽内可布置单根或多根热管(202)，所述多根热管(202)在电磁泵沟槽内呈环形布置。
6.如权利要求5所述的一种采用电磁泵辅助驱动的碱金属热管，其特征在于：所述绕组(204)内通入三相交变电流，绕组(204)接线方式为三相四线制Y型接法。
7.如权利要求6所述的一种采用电磁泵辅助驱动的碱金属热管，其特征在于：所述热管(202)为碱金属热管，热管(202)材质包括：钠、钾、锂、钠钾合金。
8.一种如权利要求1至7中任一所述的采用电磁泵辅助驱动的碱金属热管的传热方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤一：将电磁泵沟槽内放置热管(202)，所述电磁泵加载在热管绝热段，或加载在热管冷凝段；
步骤二：打开电源，驱动电磁泵对热管内的金属液体回流进行驱动；
步骤三：电磁泵采用高频，利用电磁场的趋肤效应，使得电磁场有一定趋肤深度，作用于热管壁附近的金属液体，减弱对热管中心金属气体流动的影响；电磁泵沟槽内可以布置单根或多根热管进行液体辅助回流。
CN201911407692.0A 2019-12-31 2019-12-31 一种采用电磁泵辅助驱动的碱金属热管及其传热方法 Active CN111076579B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911407692.0A CN111076579B (zh) 2019-12-31 2019-12-31 一种采用电磁泵辅助驱动的碱金属热管及其传热方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911407692.0A CN111076579B (zh) 2019-12-31 2019-12-31 一种采用电磁泵辅助驱动的碱金属热管及其传热方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111076579A CN111076579A (zh) 2020-04-28
CN111076579B true CN111076579B (zh) 2021-06-22

Family

ID=70320576

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911407692.0A Active CN111076579B (zh) 2019-12-31 2019-12-31 一种采用电磁泵辅助驱动的碱金属热管及其传热方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111076579B (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03262996A (ja) * 1990-03-14 1991-11-22 Kawasaki Heavy Ind Ltd 二重管蒸気発生器の外管破損検出方法
US5094803A (en) * 1989-05-23 1992-03-10 Kabushiki Kaisha Toshiba Steam generator
TW200530547A (en) * 2004-03-12 2005-09-16 Nanocoolers Inc Cooling of high power density devices by electrically conducting fluids
CN201550008U (zh) * 2009-09-30 2010-08-11 石家庄爱迪尔电气有限公司 一种具有外芯的液态金属传输电磁泵
CN106016213A (zh) * 2016-07-28 2016-10-12 云南中宣液态金属科技有限公司 一种以液态金属作为传热介质的太阳能锅炉及其使用方法
CN109742976A (zh) * 2018-12-26 2019-05-10 西安交通大学 一种基于高温热管传热的静态温差发电装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5094803A (en) * 1989-05-23 1992-03-10 Kabushiki Kaisha Toshiba Steam generator
JPH03262996A (ja) * 1990-03-14 1991-11-22 Kawasaki Heavy Ind Ltd 二重管蒸気発生器の外管破損検出方法
TW200530547A (en) * 2004-03-12 2005-09-16 Nanocoolers Inc Cooling of high power density devices by electrically conducting fluids
CN201550008U (zh) * 2009-09-30 2010-08-11 石家庄爱迪尔电气有限公司 一种具有外芯的液态金属传输电磁泵
CN106016213A (zh) * 2016-07-28 2016-10-12 云南中宣液态金属科技有限公司 一种以液态金属作为传热介质的太阳能锅炉及其使用方法
CN109742976A (zh) * 2018-12-26 2019-05-10 西安交通大学 一种基于高温热管传热的静态温差发电装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN111076579A (zh) 2020-04-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101894605B (zh) 自动冷却电缆
CN102446564B (zh) 一种非能动自然循环铅铋换热装置导出堆芯热量的方法
CN104616703A (zh) 一种用于聚变堆的Flibe熔盐包层结构
CN103714868A (zh) 一种液态重金属冷却自然循环池式反应堆堆内热分隔***
CN111076579B (zh) 一种采用电磁泵辅助驱动的碱金属热管及其传热方法
CN204991373U (zh) 双水冷阀电抗器
CN104036840A (zh) 一种扰动式液态重金属有窗靶***
Sagara et al. Innovative liquid breeder blanket design activities in Japan
CN103730172A (zh) 一种液态重金属冷却自然循环池式反应堆堆内辅助加热***
CN206961649U (zh) 电磁线圈液冷***
CN112509779B (zh) 一种用于空间磁等离子体推进器的超导磁体***
CN207766582U (zh) 一种电磁加热芯装置
CN103956222A (zh) 镁扩散法制备6芯MgB2超导线材的制备方法
CN107842900A (zh) 水循环电磁加热地暖装置
CN115020028B (zh) 一种带有流体振荡结构强化冷却的超导电缆
CN110595536A (zh) 一种用于聚变装置的自带减振式超导电流引线测量装置
CN110345031A (zh) 一种舰艇发电***
CN202662302U (zh) 实现双侧流动传热的“0”型铅铋换热装置
CN221231199U (zh) 一种热处理产线热交换装置
CN108172309B (zh) 一种聚变堆大型超导磁体结构件及其制造工艺
CN206961651U (zh) 一种电磁线圈冷却***
CN205353376U (zh) 一种有机氚碳收集***
CN214812352U (zh) 隔热芯棒组件
CN113669264B (zh) 一种液态金属泵模块化试验装置
CN216964941U (zh) 一种超导除铁器磁体导冷结构

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant