[发明专利]一种用于液态铅铋合金管道的在线加热及温控系统

说明书

技术领域

本发明属于加热及温控领域，具体地涉及一种用于液态铅铋合金管道的在线加热及温控系统。

背景技术

液态铅铋合金(Lead-Bismuth Eutectic，LBE)是目前加速器驱动的次临界系统设计中散裂靶兼冷却剂的首选材料，同时也是先进快中子反应堆冷却剂的主要候选材料。液态LBE熔点低、沸点高，利用液态LBE作为散裂靶兼冷却剂既具有很好的中子学性能，还具有优良的抗辐照性能和传热性能，可以提高靶系统的寿命和次临界反应堆的安全性，迅速冷却反应堆并将热量带出。然而，对液态LBE的热工水力学特性尚未形成清晰深刻的认识，这影响了液态LBE在加速器驱动的次临界系统以及反应堆中的应用。在研究液态LBE热工水力学特性过程中，需要对在管内处于流动状态的液态LBE加热至较高温度，以使其研究结果能够适应反应堆的工况条件。但是，由于液态LBE密度较大、有一定腐蚀性、处于流动状态，且液态LBE热工水力学特性实验周期较长，对其进行长时间在线加热和温控有一定的技术难度。

目前液态金属加热器专利技术或是不能够实现流动状态下的在线加热，或是不适用于液态LBE的在线加热，或是缺乏保证加热和温控系统准确稳定运行的技术措施。

应用于液态铅铋合金管道的加热及温控系统至少应具备如下技术特性：

1)非接触式加热，以避免液态LBE腐蚀性的影响；

2)大功率，以适应液态LBE密度较大、在线加热温度较高的要求；

3)由加热和温控元件组成的系统准确稳定，各元件能够方便更换，以实现长时间运行的目标。

公知的液态金属加热的专利技术(如中国专利200780017410，中国专利200410020559)针对静态液态金属加热，大都是不能够实现流动状态下的在线加热。而现有针对液态金属的管道加热器专利技术也无法满足液态LBE管道加热及温控的要求，如中国专利CN201110199224，应用于液态金属钠，其密度远小于液态LBE，其加热过程中液态金属钠与加热元件有接触，不能适应液态LBE腐蚀性的要求，而且通过加热后温度提升50℃也不能满足液态LBE的加热温度需求。因此，为使处于流动状态的液态LBE加热温度准确达到预期值，需要设计一种大功率的管道加热器及温控系统来实现。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于液态铅铋合金管道的在线加热及温控系统，以满足液态LBE管道的大功率在线加热和温控系统准确稳定运行的技术需求。

为实现上述目的，本发明提供的用于液态铅铋合金管道的在线加热及温控系统，包括：

一液态铅铋合金管道，包覆在加热元件中，加热元件中设有加热源，加热源通过继电器连接电源；

加热元件上设有测量液态铅铋合金管道壁面温度的温度传感器，温度传感器连接可编程逻辑控制器。

其中，加热元件为两块半圆柱形，其内径与液态铅铋合金管道的外径相同，由固定螺栓将两块加热元件夹持在液态铅铋合金管道上，使加热元件与管道壁面接触。

其中，两块加热元件均设有安装温度传感器的通孔。

其中，温度传感器为铂电阻温度传感器。

其中，温度传感器通过可编程逻辑控制器与继电器连接。

其中，继电器为固态继电器或交流触发器。

其中，加热源为电加热丝，加热源分成若干组，各组之间留有间隙。

其中，加热元件外层设有保温层。

本发明的有益效果是：

本发明的在线加热及温控系统中，液态LBE管道、接线柱、螺栓、可编程逻辑控制器(PLC)、继电器、电源等各元件与管内流动的液态LBE不接触，避免了其腐蚀性的影响，克服了液态铅铋合金密度较大、有一定腐蚀性，以及处于流动状态、长期在线加热等技术困难，获得的进出口温度的提升幅度和出口温度的准确性能够满足液态LBE热工水力性能研究实验要求。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是图1中加热元件的结构示意图。

图3是加热元件安装在液态铅铋合金管道上的示意图；其中：A是侧面的剖面示意图，B是外观立体图。

图4是本发明的温度传感器的结构示意图。

图5是温度传感器穿过加热元件的安装示意图。

具体实施方式

本发明的用于液态铅铋合金(LBE)管道的在线加热及温控系统，包括：

一液态LBE管道3，包覆在加热元件1中，加热元件1设有温度传感器2，温度传感器2由信号线与PLC连接。