【技术实现步骤摘要】
一种可控温、控压的液态金属钠润湿性综合测量系统及方法
[0001]本专利技术涉及热管反应堆领域，具体为一种可控温、控压的液态金属钠润湿性综合测量系统及方法。
技术介绍
[0002]热管反应堆是未来特种装备的理想能源，液态金属钠热管作为热管堆的一种核心传热部件，其传热极限、等温性等应用需求均超出当前高温热管主流设计制造技术水平，因而亟需开展液态金属钠热管强化换热技术与机理研究。
[0003]吸液芯是液态金属钠热管的关键部件，其材料属性及几何结构对热管的性能具有重要的影响。将纳米技术应用于液态金属钠热管吸液芯的设计制造，有望改善液态金属钠在其间的流动换热特性，进而强化液态金属钠热管的换热能力。润湿性是液相与固相接触时液相沿着固相表面铺展的现象，是影响纳米结构吸液芯中液态金属钠的流动及相变传热的重要因素。综上所述，研究不同纳米结构吸液芯材料对液态金属钠的润湿性，对于研发具有高换热性能的液态金属钠热管具有重要的意义。
[0004]材料表面润湿性可用接触角进行表征。在液、固、气三相的交界点作液体表面的切线与固体表面的切...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种可控温、控压的液态金属钠润湿性综合测量系统，其特征在于：包括氩气瓶(1)、连接氩气瓶(1)的第一真空阀门(201)、同时连接氩气瓶(1)的第二真空阀门(202)，第一真空阀门(201)另一端连接润湿性测量室(9)，用于调节润湿性测量室(9)氩气的浓度及压力，第二真空阀门(202)另一端连接除油罐(3)，用于调节氩气瓶(1)向除油罐(3)输送氩气的速率,以上共同组成了测量系统的气体充装模块；除油罐(3)顶端中部设有用于放入固体钠块的投料口(18)，除油罐(3)顶端左侧连接第二真空阀门(202)，在顶端右侧同时连接第三真空阀门(203)，第三真空阀门(203)另一端通过三通分别与油过滤罐(6)和第四真空阀门(204)连接，第四真空阀门(204)另一端通过三通分别与第一液态金属阀门(501)和冷阱(4)连接，第一液态金属阀门(501)的另一端与除油罐(3)相连接,同时第一温控仪(401)与除油罐(3)连接，第二温控仪(402)与冷阱(4)连接，以上共同组成了测量系统的液态金属钠净化模块；真空泵(8)入口连接真空计(7)，真空计(7)另一端通过三通分别与第五真空阀门(205)和第六真空阀门(206)连接，第五真空阀门(205)另一端与油过滤罐(6)连接，第六真空阀门(206)另一端与润湿性测量室(9)连接，以上共同组成了测量系统的抽真空模块；冷阱(4)下端连接第二液态金属阀门(502)，第二液态金属阀门(502)另一端通过三通分别连接第三液态金属阀门(503)和、第四液态金属阀门(504)，第三液态金属阀门(503)另一端通过滴落管(17)与润湿性测量室(9)连接，第四液态金属阀门(504)另一端通过旁通管(14)与润湿性测量室(9)连接，以上共同组成了测量系统的滴落控制模块；润湿性测量室(9)在上端、侧面分别设有打光透窗(10)、可视化透窗(15),润湿性测量室(9)内与可视化透窗(15)中心同一水平线上焊有可供测量台(11)水平滑动的滑轨(13)，测量台(11)与安装在润湿性测量室(9)外壁面的驱动系统(12)相连接，同时在润湿性测量室(9)底部、滴落管(17)正下方设有接收废钠的废钠接收盒(14)，在润湿性测量室(9)外部靠近可视化透窗(15)部位设有高速摄像机(16)用于拍摄记录液态金属钠的接触形态特征，在打光透窗(10)上部设有可调节光照强度的强光手电筒(19)。2.根据权利要求1所述的一种可控温、控压的液态金属钠润湿性综合测量系统，其特征在于：多次使用氩气瓶(1)通过第一气体阀门(201)向润湿性测量室(9)中充入氩气，并多次使用真空泵(8)通过真空计(7)以及第六真空阀门(206)对润湿性测量室(9)进行抽真空，实现高纯氩气对润湿性测量室(9)中空气的置换，防止润湿性测量过程中液态金属钠被氧化，保证液态金属钠的高化学活性，并实现液态金属钠润湿性测量环境压力可控。3.根据权利要求1所述的一种可控温、控压的液态金属钠润湿性综合测量系统，其特征在于：使用第三温控仪(403)对测量台(11)加热表面的温度进行控制，实现液态金属钠润湿性测量环境温度可控。4.根据权利要求1所述的一种可控温、控压的液态金属钠润湿性综合测量系统，其特征在于：通过控制第二液态金属阀门(502)、第三液态金属阀门(503)、第四液态金属阀门(504)的开关，保证净化后的液态金属钠在重力作用下顺利滴落至测量台(11)表面，并通过调节第三液态金属阀门(503)的开度控制钠液滴的大小。5.根据权利要求1所述的一种可控温、控压的液态金属钠润湿性综合测量系统，其特征在于：通过利用除油罐(3)、冷阱(4)、油过滤罐(6)、第一温控仪(401)、第二温控仪(402)及第三真空阀门(203)、第四真空阀门(204)、第一液态金属阀门(501)实现液态金属钠在重力
作用下的净化。6.根据权利要求1所述的一种可控温、控压的液态金属钠润湿性综合测量系统，其特征在于：所述测量台(11)包括滑动块(20)、下合页(2101)、上合页(2102)、绝热板(22)、方形紫铜块(23)、加热棒(24)、样品夹持装置(25)、实验样品(26)，其中滑动块(20)嵌套在滑轨(13)上，可在滑轨(13)上平滑运动，下合页(2101)通过焊接固定在滑动块(20)上，下合页(2101)上前后对称焊接有两根规格相同的下螺柱(2701)，下螺柱(2701)上嵌套定距管(28)，上合页(2102)的左端开有前后对称的两个矩形孔，下螺柱(2701)穿过上合页的矩形孔，上合页(2102)在定距管(28)和下螺柱(2701)上螺母的上下夹紧作用下固定，通过改变定距管(28)的长度对合页的角度进行调节，上合页(2102)上另外开有两两前后对称的四个圆形孔，四根规格相同的上螺柱(2702)底部一一对应安装在圆孔中，在四根上螺柱上依次嵌套安装绝热板(22)、方形紫铜块(23)并通过上螺柱(2702)上的螺母进行固定，绝热板(22)为方形可耐1050℃的硅酸钙材质，绝热板(22)和方形紫铜块(23)四角均开有圆通孔以穿过上螺柱(2702)进行固定，方形紫铜块(23)正面另开有四个圆孔用于安装加热棒(24)进行加热，样品夹持装置(25)为异形长条形结构，较厚一端开有通孔穿过螺钉(27)进行固定，较薄一端与紫铜块(23)一起对实验样品(26)进行夹持固定，样品夹持装置(25)上还设置有固定铠装热电偶(29)的通孔，实验样品(26)为不同实验材料制成的矩形块，通过样品夹持装置(25)固定在紫铜块上。7.权利要求1至6任一项所述的一种可控温、控压的液态金属钠润...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭凯伦，唐松胜，王成龙，汪泽涛，张大林，秋穗正，田文喜，苏光辉，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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