用于冷却液态金属介质的冷却器及其设计方法技术

本发明专利技术的实施例公开了一种用于冷却液态金属介质的冷却器及其设计方法。其中，冷却器包括：管道，设置有连接部，所述连接部用于与液体金属管道连接，所述管道用于提供液态金属流动的空间；壳体，所述管道穿设于所述壳体，所述壳体两端连接于所述管道，所述壳体与所述管道之间形成容纳空间；冷却管，所述冷却管设置于所述容纳空间内，并围绕所述管道设置，所述冷却管的两端伸出所述壳体，所述冷却管用于提供冷却气体的流动空间。本实施例中的冷却器采用气冷方式，适用于高温高压管道内流体的冷却，减少了水雾水珠的产生，提高了安全性。提高了安全性。提高了安全性。

【技术实现步骤摘要】
用于冷却液态金属介质的冷却器及其设计方法


[0001]本专利技术的实施例涉及冷却器
，具体涉及一种用于冷却液态金属介质的冷却器及其设计方法。

技术介绍

[0002]目前，常见的水冷盘管式、水冷夹套式、蒸发式冷却器、闭式冷却塔等冷却器在工业上应用较多，对于高温和低温设备的冷却都取得了较好的效果。然而，针对管道的冷却，可采用的冷却方式较少，尤其是管道内流动有高温液态金属介质时，缺少合适的冷却器对高温液态金属介质进行冷却。大多数情况下，对管道采用水冷方式，不管是盘管式还是夹套式，如果外界环境不是恒温恒湿的、以及内外环境温度温差较大等原因，在管壁外容易凝结水珠或水雾，对冷却器和管道的寿命都将产生影响。而且使用水冷在冷却器的入口处至冷却器内某处温度变化较大，对冷却器的结构带来的热应力较大，甚至会出现挤压管道或冷却器内结构变形等问题。

技术实现思路

[0003]根据本专利技术的一个方面，提供了一种用于冷却液态金属介质的冷却器，包括：管道，设置有连接部，所述连接部用于与液体金属管道连接，所述管道用于提供液态金属流动的空间；壳体，所述管道穿设于所述壳体，所述壳体两端连接于所述管道，所述壳体与所述管道之间形成容纳空间；冷却管，所述冷却管设置于所述容纳空间内，并围绕所述管道设置，所述冷却管的两端伸出所述壳体，所述冷却管用于提供冷却气体的流动空间。
[0004]根据本专利技术的另一个方面，提供了一种冷却器的设计方法，所述冷却器包括上述实施方式中任一项所述的用于冷却液态金属介质的冷却器，该方法包括：根据液态金属介质的特征数据，进行机械结构设计，确定所述冷却器的机械结构；建立热工计算模型，向所述热工计算模型中输入冷却器的所述机械结构，并确定冷却器的冷却管内冷却气体成分；根据所述热工计算模型的输出结果，确定所述冷却器的机械结构达到设计要求；其中，当所述机械结构达到要求时，对所述冷却器进行加工制造；当所述机械结构未达到要求时，优化所述冷却器的机械结构并进行热工计算，直至所述热工计算模型的输出结果指示所述机械结构达到要求。
附图说明
[0005]通过下文中参照附图对本专利技术的实施例所作的描述，本专利技术的其它目的和优点将显而易见，并可帮助对本专利技术有全面的理解。
[0006]图1是根据本专利技术一个实施例的冷却器的结构示意图；
[0007]图2是图1中冷却器的剖视图；
[0008]图3是图1中冷却器的壳体的结构示意图；
[0009]图4是图3在壳体的局部结构示意图；
[0010]图5是图1中冷却器的冷却管的结构示意图；
[0011]图6是图1中冷却器的管道的结构示意图；
[0012]图7是图6中管道的局部结构示意图。
[0013]需要说明的是，附图并不一定按比例来绘制，而是仅以不影响读者理解的示意性方式示出。
[0014]附图标记说明：
[0015]10、管道；11、连接部；12、凹槽；
[0016]20、壳体；21、缓冲部；22、充排气口；23、主体部；231、外层；232、内层；24、壳体连接部；25、弧形过渡部；
[0017]30、冷却管；31、进出气管组件；311、进出气管；312、套管；313、连接端口；32、螺旋部。
具体实施方式
[0018]为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例的附图，对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本申请的一个实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本申请的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0019]需要说明的是，除非另外定义，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。若全文中涉及“第一”、“第二”等描述，则该“第一”、“第二”等描述仅用于区别类似的对象，而不能理解为指示或暗示其相对重要性、先后次序或者隐含指明所指示的技术特征的数量，应该理解为“第一”、“第二”等描述的数据在适当情况下可以互换。若全文中出现“和/或”，其含义为包括三个并列方案，以“A和/或B”为例，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。此外，为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“上方”、“下方”、“顶部”、“底部”等，仅用来描述如图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系，应当理解为也包含除了图中所示的方位之外的在使用或操作中的不同方位。
[0020]图1示出了根据本专利技术一个实施例的用于冷却液体金属介质的冷却器。图2示出了图1中的冷却器的剖视图。如图1至图2所示，本实施例中的冷却器包括管道10、壳体20以及冷却管30。其中，管道10，设置有连接部11，所述连接部11用于与液体金属管道连接，所述管道10用于提供液态金属流动的空间。所述管道10穿设于所述壳体20，所述壳体20两端连接于所述管道10，所述壳体20与所述管道10之间形成容纳空间。所述冷却管30设置于所述容纳空间内，并围绕所述管道10设置，所述冷却管30的两端伸出所述壳体20，所述冷却管30用于提供冷却气体的流动空间。
[0021]本实施例中冷却器的管道10与液态金属管道连接，使液态金属介质在管道内流动，通过围绕管道设置的冷却管30对管道10内流动的液态金属介质进行冷却。并且，本实施例中采用气冷方式对液态金属介质进行冷却，在冷却管30内流动有冷却气体，可以对高温的液态金属介质进行冷却，不仅减少了水雾水珠的产生，提高了安全性，还提高了高温液态金属介质的冷却效果。
[0022]可选的，所述管道10的连接部11与液态金属管道之间采用直接焊接的方式连接，
使本实施例的冷却器易安装，且适用于高温高压管道内流体的冷却，尤其是高温的液体金属介质，可以使得液态金属管道内的液态金属介质直接流入至冷却器的管道10内，从而通过围绕管道10设置的冷却管30内流动的冷却气体进行对液态金属介质进行冷却。在一些实施例中，管道10采用与液态金属管道相同的材料制造，从而方便管道10与液态金属管道之间的焊接。
[0023]在一些实施例中，所述壳体20包括缓冲部21，用于吸收和缓冲热应力。可选的，所述缓冲部21设置于所述壳体20的中部，可以吸收管道10和冷却管30之间换热造成的热应力，避免出现挤压管道或冷却器结构变形的现象，保证冷却器结构的完整性。可选的，所述缓冲部21可以为波纹管，或者也可以为其他可变形结构，用来缓冲热应力。
[0024]图3示出了图1中冷却器的壳体的结构示意图。图4示出了图3中壳体的局部结构示意图。如图3和图4所示，本实施例中的壳体20还包括相互间隔的两个主体部23，所述缓冲部21连接于两个所述主体部23之间，并覆盖于部分所述主体部23上，使得位于中间的缓存部21可以缓冲换热造成的热应力。
[0025]可选的，所述缓冲部21焊接于所述主体部23上，从而使缓存部21与主体部23之间紧固连接，结构稳定。
[0026]进一步地，所述主体部23呈管状本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于冷却液态金属介质的冷却器，其特征在于，包括：管道，设置有连接部，所述连接部用于与液体金属管道连接，所述管道用于提供液态金属流动的空间；壳体，所述管道穿设于所述壳体，所述壳体两端连接于所述管道，所述壳体与所述管道之间形成容纳空间；冷却管，所述冷却管设置于所述容纳空间内，并围绕所述管道设置，所述冷却管的两端伸出所述壳体，所述冷却管用于提供冷却气体的流动空间。2.如权利要求1所述的冷却器，其特征在于，所述壳体包括缓冲部，用于吸收和缓冲热应力。3.如权利要求2所述的冷却器，其特征在于，所述壳体还包括：相互间隔的两个主体部；所述缓冲部连接于两个所述主体部之间，并覆盖于部分所述主体部上。4.如权利要求3所述的冷却器，其特征在于，所述缓冲部焊接于所述主体部。5.如权利要求3所述的冷却器，其特征在于，所述壳体还包括：壳体连接部，位于所述壳体的两端，所述壳体连接部的尺寸与所述管道相匹配，所述壳体连接部与所述管道连接；所述主体部的尺寸大于所述壳体连接部，以与所述管道之间形成容纳空间；弧形过渡部，连接于所述主体部和所述壳体连接部之间。6.如权利要求5所述的冷却器，其特征在于，所述主体部、壳体连接部、弧形过渡部之间一体成型。7.如权利要求1所述的冷却器，其特征在于，所述壳体的两端焊接于所述管道。8.如权利要求1所述的冷却器，其特征在于，所述壳体与所述管道之间形成密闭的所述容纳空间；所述壳体上还设置有充排气口，所述充排气口用于对所述容纳空间抽真空和/或向所述容纳空间充入惰性气体。9.如权利要求1所述的冷却器，其特征在于，所述冷却管连接于所述壳体内壁。10.如权利要求1所述的冷却器，其特征在于，所述冷却管包括：螺旋部，所述螺旋部围绕所述管道；进出气管组件，连接于所述螺旋部，所述壳体上设置有与所述进出气管组件相匹配的通孔，所述进出气管组...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘磊，毕可明，刘天才，柴宝华，范丹丹，袁建东，孟雷，张全宝，徐海军，刘孟茜，
申请(专利权)人：中国原子能科学研究院，
类型：发明
国别省市：