一種液態金屬壓力測量方法及裝置制造方法及圖紙

一種液態金屬壓力測量裝置，主要包括：一壓力表連接氣體管；氣體管通過轉接彎頭連接引壓緩沖管；引壓緩沖管通過彎頭連接至液態金屬管道。本發明專利技術還提供了利用上述裝置測量液態金屬壓力的方法。本發明專利技術可以直接采用常規壓力傳感器對液態金屬的壓力進行測量，結構簡單，易于維護，即使液態金屬凝固后也不會對壓力傳感器造成損害。從而克服了公知技術中的兩組膜片傳感器及裝置，不需要兩組膜片組合使用，不存在液態中間介質選擇問題。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種高溫液態金屬壓力測量裝置。本專利技術還涉及一種利用上述裝置測量高溫液態金屬壓力的方法。
技術介紹
液態金屬由于具有高的換熱能力，在高熱流密度散熱需求的工業領域有著廣泛的應用，尤其是在核工業領域目前已經被廣泛應用，如鉛鉍合金、鋰鉛合金、鈉和鈉鉀合金等具有高沸點低熔點的金屬目前在一些反應堆內作為一回路冷卻介質已經應用。由于液態金屬的流動傳熱等特性與常規流體不同，國內外許多研究機構的實驗室內也搭建了大規模液態金屬流動傳熱及腐蝕特性研究實驗平臺。液態金屬一般具有腐蝕性，且溫度較高，其關鍵參數壓力的測量是其中的一個難點，而壓力監控是液態金屬回路安全運行的一個必需 指標。目前一般采用了兩組膜片傳感器的方式對液態金屬的壓力進行測量，壓力傳感器不直接接觸具有較高腐蝕能力及較高溫度的液態金屬，單獨制作耐高溫腐蝕的膜片跟液態金屬接觸，然后通過在該膜片與壓力傳感器膜片間一段管道內填充腐蝕性小且常溫下為液態的介質將液態金屬壓力傳遞到壓力傳感器進行測量，同時通過中間管道的自然對流冷卻降低溫度，使得壓力傳感器工作在安全溫度范圍內。兩組膜片的壓力測量裝置結構復雜，對中間填充介質要求較高，理想狀態是不可壓介質且體積不受溫度變化影響最好，否則由于溫度的變化會引起較大的測量誤差，其沸點要高，在與液態金屬接觸側的較高溫度下不能產生相變，常溫下也要保持液態，要具有較小的腐蝕性，因此二次側介質的選擇也是一個難點，很難找到理想的中間介質。而且若與液態金屬直接接觸的膜片損壞后，不能實現在線更換。大部分液態金屬在常溫下一般呈固態，因此液態金屬常溫凝固條件下不能再接觸壓力膜片，否則凝固過程中的體積變化可能會對直接接觸膜片產生不可逆損傷。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種液態金屬壓力測量裝置。本專利技術的又一目的在于提供一種利用上述裝置測量液態金屬壓力的方法。為實現上述目的，本專利技術提供的一種液態金屬壓力測量裝置，主要包括一壓力表連接氣體管；氣體管通過轉接彎頭連接引壓緩沖管；引壓緩沖管通過彎頭連接至液態金屬管道。所述的液態金屬壓力測量裝置，其中，壓力表和氣體管之間連接有閥門。所述的液態金屬壓力測量裝置，其中，引壓緩沖管與液態金屬管道可任意角度連接。所述的液態金屬壓力測量裝置，其中，引壓緩沖管的管壁安裝有溫度傳感器、電加熱元件和保溫材料；溫度傳感器、電加熱元件分別與PID控制儀表、繼電器連接，PID控制儀表與繼電器連接。所述的液態金屬壓力測量裝置，其中，引壓緩沖管靠近氣體管的一端安裝有溫度傳感器。本專利技術提供的利用上述裝置測量液態金屬壓力的方法首先將液態金屬壓力測量裝置內部抽真空，充入惰性氣體微正壓保護，液態金屬流經液態金屬管道時，將彎頭內氣體排出并充入液態金屬，引壓緩沖管和氣體管內的惰性氣體被封閉在管內；當液態金屬管道內壓力升高時，壓縮密閉在引壓緩沖管和氣體管內的惰性氣體，直到達到壓力平衡，通過壓力表測量氣體壓力即可獲得對應位置液態金屬的壓力。所述的方法，其中，充入的惰性氣體為氬氣或氮氣。所述的方法，其中，氣體管為豎直放置并裸露在大氣中；引壓緩沖管為水平安放。 所述的方法，其中，溫度傳感器測量得到的溫度采集到PID控制儀表內與所設定的溫度進行對比計算，控制電加熱元件的加熱功率維持引壓緩沖管最低溫度高于液態金屬的熔點，防止液態金屬在管內凝固，影響壓力測量。本專利技術具有以下優點I)結構簡單，不需要兩組膜片共同工作；2)不需要填充中間液態介質；3)可以直接在線維護更換傳感器部件；4)液態金屬凝固也不會對傳感器有損壞；5)在發生管路堵塞故障時對液態金屬壓力有緩沖作用。附圖說明圖I是本專利技術液態金屬管道與引壓緩沖管呈垂直連接時的裝置示意圖。圖2是本專利技術液態金屬管道與引壓緩沖管呈水平連接時的裝置示意圖。附圖中主要組件符號說明I壓力表；2壓力表安裝座；3閥門；4氣體管；5轉接彎頭；6保溫材料；7電加熱元件；8引壓緩沖管；9、10彎頭；11繼電器；12PID控制儀表；13溫度傳感器；14液態金屬管道。具體實施例方式本專利技術的測壓裝置包括有壓力表I (可以是指針、數顯壓力儀表等)，壓力表安裝座2，閥門3 (可以是球閥、截止閥等)，氣體管4，轉接彎頭5，保溫材料6，電加熱元件7(可以是電加熱帶、電加熱膜、電加熱片等)，引壓緩沖管8，彎頭9和10，繼電器11 (可以是交流接觸器、固態繼電器、調壓器等)，PID控制儀表12，溫度傳感器13(可以是熱電偶、熱電阻等)。具體連接關系如圖I所示壓力表I安裝在壓力表安裝座2上，并連接至氣體管4，在壓力表I和氣體管4之間安裝有閥門3。氣體管4通過轉接彎頭5連接至引壓緩沖管8的一端。引壓緩沖管與液態金屬管道可任意角度連接，由于圖I顯示的是液態金屬管道14與引壓緩沖管8呈垂直連接關系，因此在引壓緩沖管8與液態金屬管道14之間采用兩個彎頭9、10，即引壓緩沖管8的另一端通過彎頭9、10連接至液態金屬管道14。如果液態金屬管道14與引壓緩沖管8呈水平連接關系，則如圖2所示只需要安裝一個彎頭9。引壓緩沖管8的管壁上安裝有溫度傳感器13、電加熱元件7、保溫材料6，溫度傳感器13與PID控制儀表12連接，電加熱元件7與繼電器11連接 ，繼電器11與PID控制儀表12連接。本專利技術上述裝置使用時，在工作回路填充液態金屬之前，先對上述裝置進行抽真空處理，同時進行檢漏，保證本專利技術壓力表I、氣體管4與引壓緩沖管8的氣體密封性。抽真空處理后通過充入惰性氣體微正壓保護，防止空氣中雜質氣體滲入，惰性氣體一般采用氬氣或氮氣等大分子氣體。液態金屬流經液態金屬管道14時，由于存在密度差，彎頭10內的氣體被排出，并充入液態金屬，彎頭9及引壓緩沖管8、氣體管4內的惰性氣體被封閉在管內。當液態金屬管道14內的壓力升高時，壓縮密閉在彎頭9及引壓緩沖管8、氣體管4內的惰性氣體，直到達到壓力平衡，此時壓力表所測氣體壓力經過修正后即為液態金屬管道對應位置壓力。修正后液態金屬管道14引壓口處的壓力可表達為P = P0+ P式中，P0為壓力表I所測壓力，P 為液態金屬密度，g為重力加速度，H為液態金屬管道14引壓位置與引壓緩沖管8中心軸間的豎直距離。本專利技術中引壓緩沖管8與氣體管4內部容積及氣體管4長度和壁厚的選取比較關鍵，需根據所測位置正常工作時可能出現的最大壓力進行設計。根據所測位置出現的最大壓力計算密閉在管內的氣體被壓縮后的體積，氣體管4的容積要稍小于最大壓力下氣體壓縮后的體積，體積壓縮部分通過較大容積的引壓緩沖管8部分吸收，最大壓力下引壓緩沖管8內液態金屬充滿率為90%以上。為了安全工作,氣體管4需要豎直放置,裸露在大氣中，長度及厚度應滿足當密閉氣體出現緩慢泄露時液態金屬流入氣體管4到達閥門3前，通過自然冷卻可以使液態金屬凝固的要求，以保護壓力儀表安全。同時滿足通過自然冷卻后，任何情況下與壓力表I接觸部分氣體溫度低于壓力表I正常工作允許的最高溫度。本專利技術中引壓緩沖管8要水平放置，盡可能減小由于內部液態金屬的填充高度變化引起的壓力測量誤差。引壓緩沖管8的外壁靠近氣體管4 一端安裝有溫度傳感器13，測量溫度采集到PID控制儀表12內與設定的控制目標值進行對比運算，控制繼電器11動作，調節引壓緩沖管8外壁的電加熱元件7的加熱功率，維持引壓緩沖管8最低溫度高于液態金屬的熔點，防本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種液態金屬壓力測量裝置，主要包括：一壓力表連接氣體管；氣體管通過轉接彎頭連接引壓緩沖管；引壓緩沖管通過彎頭連接至液態金屬管道。

【技術特征摘要】
1.一種液態金屬壓力測量裝置，主要包括 一壓力表連接氣體管； 氣體管通過轉接彎頭連接引壓緩沖管； 引壓緩沖管通過彎頭連接至液態金屬管道。2.根據權利要求I所述的液態金屬壓力測量裝置，其中，壓力表和氣體管之間連接有閥門。3.根據權利要求I所述的液態金屬壓力測量裝置，其中，引壓緩沖管與液態金屬管道可任意角度連接。4.根據權利要求I所述的液態金屬壓力測量裝置，其中，引壓緩沖管的管壁安裝有溫度傳感器、電加熱元件和保溫材料；溫度傳感器、電加熱元件分別與PID控制儀表、繼電器連接，PID控制儀表與繼電器連接。5.根據權利要求4所述的液態金屬壓力測量裝置，其中，引壓緩沖管靠近氣體管的一端安裝有溫度傳感器。6.一種利用權利要求I所述裝置測量液態金屬壓力的方法 首先將液態金屬壓力...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李勛鋒，蔡軍，淮秀蘭，郭江峰，陶毓伽，
申請(專利權)人：中國科學院工程熱物理研究所，
類型：發明
國別省市：