[发明专利]一种用于高温脉动热管的加热保温设备及其设计方法

说明书

本发明提供一种用于高温脉动热管的加热保温设备及其设计方法，设备包括：高温脉动热管、加热块、隔热涂层、保温棉、保温箱、直流电源、加热棒和线缆，保温箱为具有带盖箱体的密封箱，中间有腔体，用于布置加热装置等；加热块上开圆形通道，通道内插入加热棒组成加热装置；加热棒为由陶瓷保护壳进行绝缘与保护的硅钼棒，一共至少四根并通过线缆进行串联后连接到直流电源，用于提供热源；加热块上除与被加热的高温脉动热管接触的面外，其余面都均匀涂抹隔热涂层，加热装置与保温箱腔体内壁之间塞满保温棉，用于减少漏热。本发明可实现对高温脉动热管进行最高1800℃的高温加热，并且能大幅减少漏热带来的热损失，节省能源。

技术领域

本发明涉及脉动热管研究技术领域，具体而言，尤其涉及一种用于高温脉动热管的加热保温设备及其设计方法。

背景技术

脉动热管是Akachi在20世纪90年代初提出的一种传热元件。脉动热管通过利用工质在管内形成的液塞与气塞受热后存在的压差，驱动工质在管内振荡流动，从而实现热量的高效传递。与传统热管相比，它具有结构简单、传热能力强、反重力运行效果好等优点。目前关于脉动热管的研究主要集中于常温(0～200℃)与低温(-270～0℃)温区，工作温度超过500℃的脉动热管称为高温脉动热管，其研究十分困难且相关成果较少。国内外对于高温脉动热管在1000℃以上工作温区的研究成果更是及其缺少。

高温脉动热管以液态金属作为工质，液态金属沸点较高，因此在对其性能进行研究时其加热段需要非常高的加热温度和较大的加热功率，如果加热温度或者加热功率达不到，脉动热管的性能将不能达到预期，甚至无法工作。

现有技术中液态金属高温脉动热管的加热装置具有如下不足之处：(1)目前适用于高温脉动热管的常规加热方式为马弗炉加热，其加热方式主要依赖于热辐射，且很难达到预期的加热温度，严重影响到对高温脉动热管的性能研究。(2)传统的电加热方式加热通过电加热丝等加热元件以接触导热的形式进行热量输入，比辐射的方式能更快更高效地进行高温加热，但是目前的电加热元器件的加热温度都有极大的限制，通常不会超过1000℃，而更耐高温的硅碳棒等由于自身高温软化及自身不绝缘等特性一般都只用于马弗炉辐射加热。(3)目前无论是哪种加热方式靠传统地保温棉方式进行隔热一般漏热比较严重，会造成能源的极大浪费并且造成测量结果出现严重波动及较大偏差。因此，发明一种用于高温脉动热管的加热及保温设备和方法是实现液态金属高温脉动热管研究及应用的基础。

发明内容

根据上述提出的现有液态金属高温脉动热管的加热装置无法达到期望的加热温度且漏热严重的技术问题，而提供一种用于高温脉动热管的加热保温设备及其设计方法。本发明主要通过高温脉动热管的加热及保温设备，从而实现对液态金属高温脉动热管进行至高1800℃的高温加热，使脉动热管的研究及工作温区大幅提升，从而更好地研究高温脉动热管地性能及工作特性，填补在高温工作区的研究空白；实现极好地保温效果，可以尽可能地减少漏热，从而使得研究结论及测量结果精度大幅提升。

本发明采用的技术手段如下：

一种用于高温脉动热管的加热保温设备，包括：

加热装置，包括加热块、直流电源、多根加热棒和线缆，所述加热块的中部开设有多个通道，多根加热棒安装在多个通道中，并通过线缆与外部直流电源相连；

高温脉动热管，其加热段固定在加热块外侧壁上开设的槽道中，通过加热装置实现高温脉动热管的加热处理；

保温装置，包括保温棉和保温箱，所述保温箱内部具有容纳腔体，加热块、高温脉动热管和加热棒置于容纳腔体中，加热棒两端贯穿出保温箱外部，所述保温棉塞满在保温箱腔体内壁与腔内设备之间(腔内设备即指加热块、高温脉动热管和加热棒)，用于减少漏热，所述加热装置与保温箱腔体内壁保持距离、不接触。

进一步地，所述加热块上除去与高温脉动热管连接的面以外的所有面上均涂抹有隔热涂层，隔热涂层的主要成分为纳米陶瓷微珠及硅锆酸盐化合物，导热系数为0.03W/(m*K)，耐温最高1800℃。