[发明专利]一种液态金属与低沸点工质混合器

说明书

本发明公开了一种液态金属与低沸点工质混合器，包括密封壳体、树型结构、液态金属流道、混合流体流道；所述树型结构的主干管路与分枝管路连通，且分枝管路设置多个小孔，所述树型结构安装在壳体底面位置，能够旋转，液态金属流道和混合流体流道相对连通安装在壳体。高温液态金属通过液态金属流道流入混合器，低沸点工质通过主干管路流入，分支管路小孔流出到混合器内，同时在树型结构旋转搅拌的作用下与液态金属充分接触，强化混合，提高换热效率。

技术领域

本发明涉及一种基于树型结构的液态金属与低沸点工质混合器，属于流体混合制备技术领域。

背景技术

能源问题是21世纪世界面临的重大问题之一，我国的能源处于短缺中，又因能源储备有限，随着我国经济的飞速发展，随之面临着能源危机。而化石燃料的使用对大气造成的污染不可估量，寻找绿色无污染的能源替代品成为了当务之急。低温液态金属磁流体发电技术具有高转换效率和低环境污染的优点是深空探测航天器电源和新能源利用中最具有竞争力的一种，而混合器是多相液态金属磁流体发电系统的重要部件之一。

基于热驱动的液态金属两相流磁流体发电系统是一种将热能通过磁流体发电转化为电能的技术。该技术中高温的液态金属与低温的低沸点工质在混合器中混合，低沸点工质被高温液态金属加热，发生汽化并产生体积膨胀，从而推动液态金属与低沸点工质两相混合流体进入磁流体发电通道；液态金属两相流体混合流体在磁流体发电机内部流动切割磁感线产生感应电流，从而实现由热能—动能—电能的转换的循环过程。

由上所述，液态金属与低沸点工质的混合器是实现热能向动能转换的关键设备，其热能的转化效率直接决定了磁流体发电系统的热电转化效率，因此强化液态金属与低沸点工质混合对液态金属两相流磁流体发电具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种液态金属与低沸点工质混合器，强化对流换热及混合，提高热能的转化效率。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种液态金属与低沸点工质混合器，其特征在于，包括密封壳体、树形结构、液态金属流道和混合流体流道，所述树形结构包括主干管路和设于壳体内的若干分支管路，所述分支管路上开设有多个孔；所述主干管路的一端与各分支管路连通，另一端延伸至壳体外并与所述壳体转动密封连接；所述液态金属流道、混合流体流道分别壳体内腔相连通。

进一步的，所述主干管路顶部和分枝管路顶部密封。

进一步的，所述液态金属流道的顶端位置不高于混合流体流道的底端位置。

进一步的，所述树型结构的主干管路顶端高于混合流体流道的顶端位置。

进一步的，所述密封壳体顶部和底部为圆形，所述密封壳体顶部圆形直径不大于壳体底部圆形直径。

进一步的，所述树型结构的分支管路与壳体底部之间至少有一个固定在主干管路上的搅拌棒，所述搅拌棒长度小于壳体底部圆形直径。

进一步的，所述树型结构的分枝管路顶部到主干管路的垂直距离小于密封壳体的底部半径。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：

低沸点工质通过树型结构的分支管路小孔流入混合器内，能够使低沸点工质与液态金属充分接触；树型结构主干管路的旋转，对混合器内部液态金属与低沸点工质进行搅拌，强化高对流换热，使得混合器内部两相混合流体温度更均匀，以及提高热能向动能转化速率。

附图说明

图1是液态金属与低沸点工质混合器示意图；

图2是树型结构旋转示意图；

图中：2.液态金属流道、3-1.主干管路、3-2.分支管路、3-3.搅拌棒、4.混合流体流道、5.壳体。