高温热管

摘要： 碱金属热管以良好的传热性能被广泛应用于航天和核工等领域。含有吸液芯的碱金属热管的工作过程涉及高温环境下的相变和多孔介质流动等复杂物理现象。本文采用多孔介质模型和VOF模型对碱金属热管的工作过程进行数值模拟。采用用户自定义文件(UDF)编译蒸发–冷凝相变模型和毛细力模型。通过与前人实验数据进行对比验证了本模型的准确性。利用该模型分析了孔隙率和热流密度等参数对碱金属热管传热性能的影响。相同孔隙率下,热管的有效热阻随着热流密度的增大而减小。当热流密度相同时,热管的有效热阻随着孔隙率的增大而增加。

摘要： 热管作为一种高效可靠、可进行长距离传热的非能动设备,在核能领域有着广泛的应用。本文针对工质为钠、充液量为158 g与208 g的毛细驱动热管,对其传热极限开展实验和理论研究。实验方面,设计搭建了高温热管传热极限测试分析实验平台,研究了液态金属高温热管在不同水平倾角和不同加热功率下传热功率的变化。理论方面,验证了连续流动极限与夹带极限理论模型的正确性,总结了两种极限的发生规律。研究发现,热管连续流动极限影响热管的启动;由于水平夹角较大时转变温度较高,因此大角度下的热管更容易发生连续流动极限,小角度下经验模型的预测误差在6.58%以内,大角度下误差超过28%。夹带极限发生时热管蒸发段温度骤升且冷凝段温度出现波动,热管倾角越大夹带极限越容易发生,经验模型在不同角度下均存在误差,大角度下误差超过100%。本文总结了连续流动极限与夹带极限的发生规律,为先进核反应堆系统中热管的设计提供参考。

摘要： 高温热管由于工作温度高、传热效率高、安全可靠等优点,具有广阔的应用前景。高温热管内发生的传热传质现象可分为三种基本类型:(1)蒸气区的蒸气流动;(2)吸液芯内工质熔化及液体流动;(3)气-液两相的相互作用。本文针对高温热管运行瞬态、冷冻启动、传热极限等过程,总结了目前的高温热管数值模型及方法,包括集总参数法、热阻网络模型、一维瞬态模型、二维瞬态模型、吸液芯工质熔化模型、蒸气区稀薄蒸气模型、传热极限模型等,综合评价已有的热管数值模型,指导热管模型的选择和应用。

摘要： 本文研究了碱金属高温热管的启动及运行瞬态,在传统热管冷态启动模型基础上,建立了以蒸气流态转变为划分依据的冷态启动三阶段模型,并依据该模型开发了热管启动瞬态分析程序HPSTAC,程序模拟结果与实验值相对偏差不超过15.7％.使用该程序模拟单根钠钾热管的启动瞬态并进行了敏感性分析,结果表明:启动开始后450、660、1550 s,热管分别进入启动第2、3阶段与准稳态,蒸气区域趋于一致性温度837 K;启动环境温度主要影响冷凝段升温速度,输入热流密度对热管启动各阶段的影响存在阈值效应.

摘要： 为获得高温钠热管传热性能,开展真空条件下钠热管启动性能和等温性能试验,获得了钠热管真空条件下启动速度与等温性能数据;开展强制冷却工况条件下传热性能试验,获得了钠热管声速限特性与试验工况下的最大传热功率.经试验验证,所研制高温钠热管在真空条件下,580°C时完全启动,启动用时20 min,轴向壁面温差低于11°C,等温性能良好;钠热管传热功率在工作温度为500～650°C时受声速极限限制,在650°C以上受携带极限限制;在750°C和850°C时,测得热管最大散热功率分别为4.78 kW与8.02 kW,对应的最大轴向热流密度分别为1.51 kW/cm2与2.53 kW/cm2.试验结果表明,所研制钠热管具有较强传热能力,可满足热管式核反应堆等工程应用需求.

摘要： 热管反应堆具有小型化、结构简单、固有安全性高等优势,有着广泛的应用前景和研究意义.本文采用C FD方法对热管反应堆模拟装置进行了稳态工况下的热工水力特性分析,并与实验结果进行对比.结果表明,热管各测点温度相对误差不超过5.5％,温差发电器热端各测点温度相对误差不超过3.1％,证明了该模型方法的可行性和正确性.本研究为热管反应堆的数值模拟提供理论指导与方法支撑.

摘要： MSRE作为目前唯一具有完备运行经验的熔盐堆系统,其余热排出系统无法满足第四代反应堆非能动安全设计需求.基于热管式非能动余热排出系统(HP-PRHRS)概念设计,结合高温热管技术,本研究为MSRE初步设计了一套非能动余热排出系统,以提升反应堆系统的非能动安全特性.基于HP-PRHRS结构和熔盐堆运行特点,本文对MSRE堆开展了典型事故工况下系统的瞬态特性分析,包括无保护反应性引入事故、无保护堆芯入口过冷事故、无保护失流事故、冷冻阀开启故障事故和热管部分失效事故.分析结果表明,在各事故条件下,系统关键温度参数均在安全限值范围之内,HP-PRHRS系统能够有效导出燃料盐衰变热,确保反应堆系统安全,从而理论验证了HP-PRHRS概念设计的可行性与合理性.

摘要： 核反应堆由于其能量密度高、功率质量比高和尺寸小等优点,成为未来载人火星探测任务的主要能源供给.为此,结合熔盐堆与高温热管技术,提出了寿期大于5 a的1 MWth火星表面热管熔盐堆(Martian SurfaceMolten Salt Reactor,(MS)2R)方案.采用MCNP(Monte Carlo N particle Transport Code)和MOBAT开展了(MS)2R的堆芯尺寸和反应性控制的优化设计,给出了堆芯物理设计参数:堆芯的高度和直径分别为90.94 cm和88.94 cm,富集铀装量为146.08 kg,堆本体质量为2.09×103 kg;反应性控制的控制鼓采用厚度1.8 cm、包角120o的B4C(10B含量为90％)中子吸收体.分析结果表明:(MS)2R可实现满功率(1 MWth)运行5 a,并满足堆芯最小化、轻量化的需求;控制鼓布置能够满足反应堆寿期内的临界安全要求,且热管数量能够满足传热安全限值.本研究可为火星表面热管熔盐堆提供设计参考.

摘要： 热管式非能动余热排出系统(HP-PRHRS)概念设计可有效提升熔盐堆非能动安全特性.基于HP-PRHRS结构和熔盐堆运行特点,建立了一套较为完整的数学物理模型,涵盖了熔盐堆堆芯物理热工耦合、高温热管和HP-PRHRS运行等.采用上述模型开发了HP-PRHRS分析程序PRAC,利用MSRE基准题和瞬态实验数据进行了对比验证.结果表明:PRAC程序计算值与基准题和实验结果吻合良好,证明了模型和程序的准确性.HP-PRHRS模型和PRAC程序能为后续开展HP-PRHRS深入设计提供模型和软件基础.

摘要： 设计并制备了钠工质、高温合金管壳的丝网型高温热管,测试并分析了在辐射和自然对流散热条件下不同加热功率和不同倾角对热管启动特性和稳态工作后等温性能的影响.结果表明,钠高温热管在不同倾角下都可顺利启动,而且随着加热功率的增加,钠高温热管启动时间越短,但倾角对启动时间影响不大.在倒置45°和倒置90°倾角时,在较大功率下热管的蒸发段出现温度激增现象,分析认为是由于丝网吸液芯毛细力不足导致蒸发段出现工质干涸造成的,说明已经达到了热管的毛细极限.

摘要： 高温热管是将高温区的热流疏导到低温区的一种有效途径。高温热管的启动过程是影响热管性能的关键过程。目前国内试验已经对高温热管进行了研究分析。本文从理论上研究高温热管的启动过程,建立了高温热管启动过程中热响应的模拟方法,给出了以Na为工作物质的高温热管在启动过程中的热响应,并与NASA的理论数据进行了对比。本文所建立的热管启动的理论方法,对试验研究热管的启动性能具有一定的指导意义。

摘要： 本文采用理论分析与数值计算相结合的方法，开展了基于高温热管的半主动式防热结构内部汽、固、液相共存条件下的传热特性研究，建立了多种传热方式耦合的三维热响应数值模拟方法，并基于所建方法对防热结构的瞬态温度响应及稳态温度分布情况进行了分析。研究表明，在高温热管工作前后，防热结构的瞬态温度响应曲线及稳态温度分布都将发生较大变化。在热管启动过程中，防热结构蒸发段的温升速率相对于启动前将明显减慢，而冷凝段的温升速率则会加快；同时，相对于热管不工作条件下，热管稳定工作时防热结构驻点温度将明显降低，热防护效果显著增强。

摘要： 对高温热管声速极限进行了分析研究，根据热管蒸发段与渐缩喷管的相似性，提出等效喷管法计算声速极限的方法，同时考虑了摩擦力对声速极限的影响，在计算精度上比现有计算方法有所提高。采用该方法分析了蒸发段长度对声速极限的影响，结果表明，当热管蒸汽通道半径与蒸发段长度的比值超过2时热管不存在声速极限；蒸发段长度对声速极限的影响随工作温度的升高而降低。声速发生在冷凝段入口而不是蒸发段出口，冷凝段入口类似于喷管出口，只有当喷管背压达到临界值，即热管冷却条件达到要求，才能在冷凝段入口达到声速，此时声速极限可通过迭代法求得。

摘要： 内置高温热管防热结构是可用于高超声速飞行器的一种新型有效的疏导式热防护设计。其主要依靠高温热管高效的传热能力将飞行器迎风面高热流密度区的热量疏导至背风区的低热流区，从而降低迎风面的表面温度，达到了结构防热要求。本文针对防热结构简化模型，对其进行了热网络分析，并利用 "平面前锋"追踪方式进行了冷冻启动过程的求解计算和比较分析。研究表明，该方法用于内置高温热管防热结构的启动特性分析是可行的，且具有较好的应用前景。

摘要： 根据局部高温、高热流加热等特殊场合的需要,设计、加工了钠高温热管及锂超高温热管,并对热管的启动和极限特性进行了研究.实验结果表明,高温及超高温热管能够顺利启动,但启动时应注意可能到来的声速传热极限.端部加热启动时,端部附近管体部分会形成一段"等效"加热段,可以将工质从启动前的固体状态到全部熔化形成蒸发循环的时间确定为启动时间.热管的传热极限特性表明,超高温热管应工作在更高的温度和更大的热流密度.高温热管的结构和工艺优化有利于启动和运行.

摘要： 对高温热管及超高温热管的研究工作进展进行了总结。耐高温材料及相容性方面主要介绍了微电池腐蚀的机理，材料、工质的选择匹配要求以及相容性等;工艺问题一直是实现高温热管及超高温热管的关键，说明了以前从碱金属蒸馏到现在的非蒸馏的工艺改进以及工艺控制：启动前高温热管及超高温热管中工质通常是固态，对端头启动时间进行了分析和试验;rn 传热极限应远离运行工况，对高温热管及超高温热管的六个极限问题进行了计算及讨论：给出了部分加工热管的试验结果，表明所加工热管已经达到了非常好的性能：针对钩形热管与外围耦合材料的温度场和疏密布置情况方案，介绍了热疏导模拟效果。rn 最后给出了高温热管及超高温热管内部结构新工艺的最新动态。

摘要： 热管在散热传导方面扮演着非常关键的角色,本研究开发高温热管的制造技术,应用于聚焦式太阳能史特灵引擎发电系统,热管容器与金属纲毛细结构为不锈钢材质,工作流体为金属钠,热管的长度与直径为420mm与36mm.实验以800W加热功率与3组不同工作流体充填量进行热性能测试,以操作时间与温度对于热阻之影响进行分析,结果显示当工作流体充填量为38.13g(20％)时,高温热管具有最低之热阻与较佳之性能.

摘要： 本文介绍了一种太阳能储能锅炉，该太阳能储能锅炉由4部分组成。采用Al-Si合金作为储能材料，高温热管作为传热部件，水在锅筒中被高温热管加热成饱和水蒸汽，再经过储能材料加热成过热水蒸气，从而获得高温高压的蒸汽。

摘要： 热管内蒸发和凝结时工质会径向迁移，导致蒸汽流动特性与管流有很大不同。对热管内蒸汽流动的速度分布和压降特性进行了研究，比较了现有热管蒸汽压降的计算方法，提出了同时考虑蒸汽流动时粘性力和惯性力作用计算蒸汽流动速度和压降的改进的计算方法，消除了前人方法应用范围的限制。此计算方法蒸汽速度分布随径向雷诺数变化较大，与钠工质高温热管数值模拟结果对比表明此计算方法应用范围广，准确度较高。

摘要： 本发明提供一种高温热管式高温熔融炉渣蒸汽发生器，包括汽包、高温热管和蒸汽发生管排；蒸汽发生管排包括联箱管Ⅱ、联箱管Ⅲ、支管Ⅱ；所述支管Ⅱ的两端分别与联箱管Ⅱ、联箱管Ⅲ的侧壁连通；联箱管Ⅲ的一端封闭，另一端与汽包连接；联箱管Ⅱ的侧壁上连接有水入口管；高温热管包括中心管、联箱管Ⅰ、支管Ⅰ；中心管设置在联箱管Ⅰ内，该联箱管Ⅰ设置在联箱管Ⅱ内，支管Ⅰ的一端与联箱管Ⅰ的侧壁连通，另一端封闭，该封闭端插入支管Ⅱ内；中心管、联箱管Ⅰ、联箱管Ⅱ之间形成的环形夹套的两端封闭。本发明既大量回收高温熔融炉渣的高品位余热，又可供炉渣进行后续水淬法处理，保证炉渣高活性，有利于炉渣后期综合利用，同时操作环境得到显著改善。

摘要： 本发明提供一种高温热管式高温熔融炉渣蒸汽发生器，包括汽包、高温热管和蒸汽发生管排；蒸汽发生管排包括联箱管Ⅱ、联箱管Ⅲ、支管Ⅱ；所述支管Ⅱ的两端分别与联箱管Ⅱ、联箱管Ⅲ的侧壁连通；联箱管Ⅲ的一端封闭，另一端与汽包连接；联箱管Ⅱ的侧壁上连接有水入口管；高温热管包括中心管、联箱管Ⅰ、支管Ⅰ；中心管设置在联箱管Ⅰ内，该联箱管Ⅰ设置在联箱管Ⅱ内，支管Ⅰ的一端与联箱管Ⅰ的侧壁连通，另一端封闭，该封闭端插入支管Ⅱ内；中心管、联箱管Ⅰ、联箱管Ⅱ之间形成的环形夹套的两端封闭。本发明既大量回收高温熔融炉渣的高品位余热，又可供炉渣进行后续水淬法处理，保证炉渣高活性，有利于炉渣后期综合利用，同时操作环境得到显著改善。

摘要： 本发明公开了一种高温热管吸液芯传热极限实验装置及方法，该装置包括上封板、加热板、下封板、左侧封液板、左侧封气板、右侧封液板、右侧封气板、压紧板、吸液芯样品、气体预热器、第一储气室、第一伺服泵、第二储气室、第二伺服泵、工质储藏室、真空泵机组、压差变送器、阀门等。本发明可实现对高温热管吸液芯传热极限的实验研究，获得高温热管毛细极限、夹带极限、沸腾极限等传热极限的可视化研究。

摘要： 本发明公开了一种高温热管启动及流动传热通用实验台架及实验方法，该实验台架包括主实验回路、冷却回路以及温度和压力测点；该实验方法包括：S1：实验开始前需检查整个实验台架各阀门开闭情况，确保主路及旁路畅通；S2：实验开始前需对整个实验台架进行捡漏，确保高压下无泄漏，实验台架采用充去离子水的方式进行充压检漏；S3：启动柱塞泵，调节背压阀压力至20MPa，观察是否有漏点；S4：确保无漏点后，启动水冷机、直流电源和交流电源；S5：调节主实验回路的压力、流量和实验段进口温度至所需值；S6：调节实验段加热功率至所需值。本发明实验台架具有宽范围和多架构的特点。

摘要： 本发明涉及一种碱金属高温热管充填及其热封装耦合系统及工艺；该系统从上至下，包括手套箱、真空机组、冷却装置、工质熔罐、工质熔罐加热装置、封装小管、封装小管加热装置、高温热管、绝热段电炉、蒸发段电炉气化炉体；本发明高温热管是在线启动的状态下封装与现有封装技术相比高效率的提高高温热管内部不凝性气体的排出，且保证每根高温热管的质量；该系统可以连续充装，适用于批量生产。

摘要： 本发明涉及一种用于高温热管制造的冷压装置及方法；该装置包括：液压钳、压块、电机、升降杆、底座、滑轨等；高温热管管壳顶部焊接一根封装小管且两者是连通的；液压钳通过压块压扁封装小管；液压钳通过升降杆与电机连接，液压钳能上下移动；电机固定在底座上，底座下设有四根组合滑轨，底板带动液压钳能前后左右移动；本发明功能强操作简单，每次操作条件能一致，对高温热管冷压密封效果好，安全可靠，适用于高温热管批量生产。

摘要： 本实用新型公开了一种高温热管及采用该高温热管的热裂解反应釜，高温热管包括一端部封闭、另一端部开口的管壳（7），开口端采用端盖（1）封闭的管壳（7）的内壁上安置有贴合管壁的毛细结构（8），在管壳（7）的密封内腔中填充有作为工质的液态高纯金属钾或液态高纯金属钠；该管壳（7）的其中一端为具有一定轴向长度的蒸发器段（2）、则管壳（7）的其余部分为冷凝器段（9），蒸发器段（2）布置有加热热源（3）。在热裂解反应釜的壳体内壁上均匀地布置多根高温热管形成高温热管集束。本实用新型利用高温热管的热惯性小和极佳热导性对热裂解反应釜内的有机固体废料进行直接加热，促使物料从常温快速升温到热裂解所需的350‑500°C。

摘要： 本实用新型公开了一种耐高温热管，包括管体，管体包括第一密封部、设第一连接部、第一弧形部、第二弧形部、第二连接部以及第二密封部；散热腔室，散热腔室包括第一内壁、第二内壁、侧壁以及黏合件，侧壁设于第一内壁以及第二内壁的两侧，黏合件的一端与第一内壁相连，黏合件远离第一内壁的一端与第二内壁相连；一种用于加工该热管的芯棒包括棒体，棒体一端设有插入部；开口槽，开口槽沿轴向设于棒体上，且通过开口槽，使棒体的截面形状呈扇形；开口槽包括第一侧边、第二侧边以及设于第一侧边以及第二侧边之间的弧形凸起。本实用新型增加热管的抗压性以及高温稳定性。

摘要： 本实用新型提供一种高温热管式高温熔融炉渣蒸汽发生器，包括汽包、高温热管和蒸汽发生管排；蒸汽发生管排包括联箱管Ⅱ、联箱管Ⅲ、支管Ⅱ；所述支管Ⅱ的两端分别与联箱管Ⅱ、联箱管Ⅲ的侧壁连通；联箱管Ⅲ的一端封闭，另一端与汽包连接；联箱管Ⅱ的侧壁上连接有水入口管；高温热管包括中心管、联箱管Ⅰ、支管Ⅰ；中心管设置在联箱管Ⅰ内，该联箱管Ⅰ设置在联箱管Ⅱ内，支管Ⅰ的一端与联箱管Ⅰ的侧壁连通，另一端封闭，该封闭端插入支管Ⅱ内；中心管、联箱管Ⅰ、联箱管Ⅱ之间形成的环形夹套的两端封闭。既大量回收高温熔融炉渣的高品位余热，又可供炉渣进行后续水淬法处理，保证炉渣高活性，有利于炉渣后期综合利用，同时操作环境得到显著改善。

摘要： 本实用新型涉及封口装置领域，尤其涉及一种高温热管的封口装置，包括底座，底座顶部连接有支撑柱，支撑柱顶部连接有连接杆，连接杆一侧连接有横杆，横杆底部连接有气缸，气缸一端连接有伸缩柱，伸缩柱一端连接有横板，横板底部连接有连接块，本实用新型中，通过设置W形凸起和W形凹槽，使得可以提升该装置的封口密合度，通过设置减震装置，使得可以缓解使用时产生的震动，避免对装置本身造成损坏，提高安全性，通过设置冷却装置，使得在封口完成后，可以及时的对封口处进行冷却，提高生产效率。