熱管自1964年正式在美國發(fā)明問世,我國科學(xué)家即進行了研究探索,中國科學(xué)院工程熱物理研究所是我國最早開始研究熱管的單位之一,1972年成功研制出我國第一根高溫?zé)峁埽鐖D1所示。2008年以來,傳熱傳質(zhì)研究中心分別承擔(dān)了航天科技集團委托的“高溫?zé)峁艿难兄?rdquo;、 “高溫?zé)峁艿膹娀兄?rdquo;863項目,設(shè)計、加工零部件,改進了原有高溫鈉熱管充裝工藝,實現(xiàn)高性能鈉熱管的定量化充裝工藝。
由于高溫?zé)峁芗夹g(shù)具有常規(guī)換熱技術(shù)所沒有的許多獨特優(yōu)越性,應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)相當(dāng)廣泛,應(yīng)用的重點由航天轉(zhuǎn)移到地面,由工業(yè)化應(yīng)用擴展到民用產(chǎn)品,因而常規(guī)的、較高成本的高性能高溫?zé)峁艿闹苽涔に囎璧K了高溫?zé)峁艿漠a(chǎn)業(yè)化發(fā)展,為此傳熱傳質(zhì)研究中心從2010年開始探索高溫?zé)峁艿目焖俪溲b工藝索,目前已經(jīng)取得階段性成果,現(xiàn)已完整掌握了一套高溫?zé)峁艹溲b新工藝。
運用這套高溫?zé)峁艹溲b工藝在實驗室制備了以2520不銹鋼為管殼材料,液態(tài)金屬鈉為工質(zhì)的,直徑為Φ25,長度從300,600,900,1200的高溫?zé)峁埽鐖D2所示。在以型號為XJH-25kW-A的高頻感應(yīng)加熱設(shè)備為加熱熱源,輸入電壓為380V,最大加熱功率為25kW,高溫?zé)峁芡ㄟ^自然對流和熱輻射形式散熱的情況下,高溫?zé)峁艿谋诿鏈囟炔痪鶆蛐裕?0℃,最高工作溫度可以達(dá)到800℃以上。這套充裝工藝能夠在確保產(chǎn)品質(zhì)量的前提下,工藝先進,設(shè)備簡化成本低,生產(chǎn)效率高適于規(guī)模化生產(chǎn)。
同時,對長度1200,直徑Φ25的高溫?zé)峁苓M行了均溫性定量性能測試,測試結(jié)果如圖3所示。熱點偶的布置從加熱底部往上計量點分別為:400mm,650mm,900mm,1180mm。圖內(nèi)左側(cè)數(shù)值表示以“1000”為最大輸入功率時的相對份額。
由于高溫?zé)峁艹溲b性能較好,開始運行時未出現(xiàn)聲速極限、攜帶極限等缺陷,在較高的加熱密度下,16min后系統(tǒng)就從24℃室溫進入了持續(xù)穩(wěn)定狀態(tài);隨后,加熱功率提升到最大輸入功率份額的720/1000,冷凝段溫度提升到700℃左右,溫差仍維持在20℃左右,具有很高的溫度一致性。傳熱傳質(zhì)研究中心繼承和發(fā)展了研究所在高溫?zé)峁芗夹g(shù)上優(yōu)勢和特點,真正實現(xiàn)高溫?zé)峁艿漠a(chǎn)業(yè)化,有望將高溫?zé)峁芗夹g(shù)推向工業(yè)化。