一种液态金属的电加热方法技术

本发明专利技术公开了一种液态金属的电加热方法，所述液态金属流经试验管道和试验设备，所述方法包括以下步骤：S1：将现场试验管道和试验设备划分区域，得到多个子区域，S2：计算各个子区域对应的试验管道或试验设备中的液态金属的热负荷；S3：在每一个子区域的试验管道或试验设备外布置多根用于加热试验管道或试验设备内的液体金属的加热丝，多根加热丝并联连接；S4：每个子区域配置一个接线箱，此子区域的加热丝连接此子区域的接线箱。步骤S5：固态继电器将加热丝导通或切断，使液体温度在设定范围内。本发明专利技术通过多个低功率的加热回路加热，加热均匀，功率可调，便于现场有故障时实现不停车维修和更换，适用于现场空间狭小或不规则的情况。情况。

【技术实现步骤摘要】
一种液态金属的电加热方法


[0001]本专利技术属于核能
，具体为一种液态金属的电加热方法。

技术介绍

[0002]铅铋合金(LBE)具有高的热导率、硬的中子能谱等特点，铅铋合金堆作为未来核能领域堆的研究越来越引起广大核能学者们的广泛关注，最典型的应用为铅铋合金作为冷却剂。铅铋合金作为对燃料棒束进行冷却的液态金属时，构造棒束栅元流道结构，铅铋合金液态金属进入栅元流道结构对燃料棒进行冷却，控制液态金属进入相应的入口流量和加热功率，可以获得不同流动状态下冷却剂在棒束栅元流道下的流动与传热行为。但是由于液态铅铋合金的高温、不透明等特性，无法通过基于光学原理等非接触式测量仪器获得面或线上的参数分布，只能通过热电偶探针等获得局部点的温度与压力参数、进出口的流量等。
[0003]为了研究铅铋合金作为冷却剂的传热行为，会进行相关试验，利用电加热将铅铋合金加热融化，再使液体的铅铋合金流经各个试验管道和试验设备。铅铋合金(LBE)常温下是固态，熔点在150～200℃之间，作相关试验时铅铋合金液体温度需要高达450℃，这就需要外部热源提供大量热来融化铅铋合金，同时需要持续稳定的加热以维持铅铋合金的液体状态。不同温度稳态条件下维持系统铅铋合金温度等。现有的加热方案采用电加热器进行加热，加热丝容易烧断，加热不均匀，升温速度达不到试验要求。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的上述问题，本专利技术的目的是提供一种液态金属的电加热方法，每个子区域和整个试验系统通过多个低功率的加热回路进行加热，加热丝使用寿命长，加热均匀，加热功率可调，可根据每个子区域或试验工段的加热需求灵活调节加热功率，极大地降低了启动时对电网的冲击；每个加热回路独立控制，各个加热回路互不干涉，便于现场有故障时实现不停车维修和更换、不影响整体试验加热需求，每个加热回路占用空间小，分散式布置，可以适用于现场空间狭小或不规则的情况，接线箱也可以采用见缝插针的方式灵活的就近安装，专线专用，便于操作人员故障排查和事故处理。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：
[0006]一种液态金属的电加热方法，所述液态金属流经试验管道和试验设备，所述方法包括如下步骤：
[0007]步骤S1：将现场试验管道和试验设备划分区域，得到多个子区域，
[0008]步骤S2：计算各个子区域对应的试验管道或试验设备中的液态金属的热负荷；
[0009]步骤S3：根据计算获得的热负荷在每一个子区域的试验管道或试验设备外布置多根用于加热试验管道或试验设备内的液体金属的加热丝，多根加热丝并联连接；
[0010]步骤S4：每个子区域配置一个接线箱，此子区域的加热丝连接此子区域的接线箱；
[0011]步骤S5：将加热丝通过固态继电器和电源导通或切断，固态继电器和温控仪电连接，用于检测对应子区域中铅铋合金温度的热电偶也和温控仪电连接，固态继电器将加热
丝导通或切断，使温控仪接收到的热电偶检测到的温度在设定的温度范围内。
[0012]作为上述技术方案的进一步改进：
[0013]所述液态金属为铅铋合金。
[0014]步骤S3中，加热丝通过导热水泥敷设在试验管道和试验设备外表面。
[0015]每一个子区域的每根加热丝通过接线箱连接电源形成一个加热回路。
[0016]每个子区域还设有5～10个备用加热回路。
[0017]每个加热回路上布置有固态继电器。
[0018]当热电偶检测到的温度达到温控仪设定的上限温度时，固态继电器将加热回路切断；当热电偶检测到的温度达到温控仪设定的下限温度时，固态继电器重新将加热回路导通。
[0019]温控仪还和报警装置电连接，当热电偶检测到的温度超过设定温度时，报警装置进行报警，同时加热回路被切断。
[0020]本专利技术的有益效果是：
[0021]1)每个子区域和整个试验系统通过多个低功率的加热回路进行加热，加热丝使用寿命长，加热均匀，加热功率可调，可根据每个子区域或试验工段的加热需求灵活调节加热功率，极大地降低了启动时对电网的冲击；
[0022]2)每个加热回路独立控制，各个加热回路互不干涉，便于现场有故障时实现不停车维修和更换、不影响整体试验加热需求；
[0023]3)每个加热回路占用空间小，分散式布置，可以适用于现场空间狭小或不规则的情况，接线箱也可以采用见缝插针的方式灵活的就近安装，专线专用，便于操作人员故障排查和事故处理；
[0024]4)固态继电器跟温控仪配合，能够根据用户不同时段的需求，对温度进行设定，加热更灵活，从而大大节省成本；
[0025]5)固态继电器设置485通讯接口，可以将现场温度实时上传到上位机上，便于远程监控，实现自动化控制，设置了报警、急停等功能，解决在异常工况下实现预警，便于操作人员快速处理事故，或者紧急停车。
具体实施方式
[0026]以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。
[0027]一种液态金属的电加热方法，所述液态金属为铅铋合金，所述铅铋合金(LBE)常温下是固态，将其置于加热容器中加热熔融形成液态金属，液态金属流经试验管道和试验设备，供试验时进行检测和监测。液态金属流经试验管道和试验设备时，被布置在试验管道和试验设备外的电加热装置加热，以维持铅铋合金呈现液体状态。
[0028]所述电加热方法包括如下步骤：
[0029]步骤S1：将现场试验管道和试验设备划分区域，得到多个子区域。
[0030]此步骤中，划分区域没有固定的要求，而是根据试验现场场地大小、位置、试验内容不同等具体情况灵活布置，以便于后续安装加热装置和区分各不同加热区域。如将试验设备划分在一个子区域中，试验管道划分在另一个子区域中。再如，对于两段连接成L型的
连续的试验管道，两段分别划分在两个不同的子区域中。
[0031]步骤S2：计算各个子区域对应的试验管道或试验设备中的液态金属的热负荷。
[0032]计算时，依据具体的试验工艺参数，如管道直径、管长、液体流速、试验要求等参数结合传热学计算公式可以获得每个子区域的热负荷。
[0033]此步骤中，计算出各个子区域的热负荷后即获得需要的加热功率，继而确定总的加热功率，根据总的加热功率设置总配电箱。
[0034]需要说明的是，设置总配电箱时，需要考虑裕量，根据工艺加热条件综合考虑环境因素等进行合理的裕量设计，一般设计裕量20％。
[0035]由上可知，由此获得的各个子区域对应的试验内容可能不完全相同，各个子区域的加热速率、加热负荷和加热方式也不完全相同。
[0036]步骤S3：在每一个子区域的试验管道或试验设备外布置多根加热丝，多根加热丝并联连接。
[0037]此步骤中，加热丝为电加热丝，用于加热试验管道或试验设备内的液体金属。
[0038]多根加热丝均匀间隔布置在试验本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种液态金属的电加热方法，所述液态金属流经试验管道和试验设备，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤S1：将现场试验管道和试验设备划分区域，得到多个子区域，步骤S2：计算各个子区域对应的试验管道或试验设备中的液态金属的热负荷；步骤S3：根据计算获得的热负荷在每一个子区域的试验管道或试验设备外布置多根用于加热试验管道或试验设备内的液体金属的加热丝，多根加热丝并联连接；步骤S4：每个子区域配置一个接线箱，此子区域的加热丝连接此子区域的接线箱；步骤S5：将加热丝通过固态继电器和电源导通或切断，固态继电器和温控仪电连接，用于检测对应子区域中铅铋合金温度的热电偶也和温控仪电连接，固态继电器将加热丝导通或切断，使温控仪接收到的热电偶检测到的温度在设定的温度范围内。2.根据权利要求1所述的电加热方法，其特征在于，所述液态金属为铅铋合金。3.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭炜，何聪，金家琪，张仲锋，李想，
申请(专利权)人：湖南汉华京电清洁能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：