气控钾热管性能研究

发布时间：2021-10-01 00:10

　　气控热管是一种特殊的充气热管,可作为一种高精度的热控制技术。在温度计量领域,气控热管可提供均匀、稳定、可复现的热环境,用于校准热电偶、标准铂电阻温度计等其它温度传感器,以及研究温标的“非唯一性”,提高我国高精度的温度量值传递能力。气控钾热管是高温热管,通常在（400⁹00）℃运行。影响气控钾热管性能的因素主要有:工质纯度、吸液芯结构、热管内压力控制和高温标准铂电阻温度计的稳定性。为了研制性能优异的气控钾热管,针对上述影响因素开展了相应的研究,并提出了行之有效的技术方案。为了保证气控钾热管工质的纯度,设计了一种真空除气及真空充灌系统,来保证高纯钾不被氧化、污染。此外,利用氧气、水蒸气含量都小于0.05 ppm的惰性气体手套箱中完成气控热管的装配。这些有效的措施,是气控热管研制的关键。为了选择合适的吸液芯,验证吸液芯设计的合理性,研制了具有花瓣形吸液芯可水平运行的密封钾热管。实验结果表明:密封钾热管温度稳定性能够达到±5 mK。这些技术指标成功证明了吸液芯发挥了重要作用。同时,发现通过调整加热炉温度的分布,能够有效改善热管水平温场的均匀性。因此,气控钾热管采用了这种吸... 

【文章来源】：北京建筑大学北京市

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热管制作工艺流程图

第2章气控钾热管研制82.3气控钾热管的制作图2-1热管制作工艺流程图Fig.2-1Flowchartoftechnologicalprocess2.3.1管体加工图2-2中国计量科学研究院研制的气控钾热管Fig.2-2GCPHPdevelopedbyNIM实验使用的气控钾热管如图2-2所示。气控热管够成部件有：管壳、上端盖、下端盖、6根测温管、内腔辐射罩、冷却弯管、Inconel600不锈钢丝网吸液芯、阻流器。管壳为圆柱型不锈钢，管壳内壁面加工有等间距的螺旋沟槽，内壁面点焊有80目的Inconel600不锈钢丝网；测温管上加工有沿轴向的等间距沟槽，并在测温管壁上点焊均匀、紧密的不锈钢丝网；为了提高6根测温管间的等温性，因此需要减小测温管间的距离，在

第2章气控钾热管研制10纯钾充灌四个关键步骤。由于钾具有非常活泼的化学性质，如何保证充灌过程中钾的纯度是整个热管制作过程中的难点。2.3.3氦质谱真空检漏图2-3氦质谱检漏仪Fig.2-3HeliumMassSpectrometerLeakDetector热管机械加工后需要对焊缝质量进行检验，确保每条焊缝上都没有漏点，以此确保热管的密封性。氦质谱检漏仪如图2-3所示。由于氦质谱检漏仪属于高精度测量仪器，任何细微颗粒都会对仪器造成影响，造成测量结果的不精确，严重时损害设备。因此，在对热管检漏之前，需要对热管冷却弯口处的接口、氦质谱检漏仪接口，波纹管接口、O型垫圈进行清洁，用酒精湿润无尘布进行擦拭。待一切准备工作就绪后，先将气控钾热管冷却弯口处的KF25接口，通过O型垫圈和卡箍连接到波纹管的一端，再将波纹管的另一端以同样的方法连接到氦质谱检漏仪的KF25接口上；然后开启检漏仪电源，在检漏仪预热结束，系统准备就绪后开启检漏仪，对热管进行抽真空直至其真空度达到稳定状态。最后，使用氦气喷枪对热管各条焊缝进行喷氦气操作。若焊缝上存在漏点，氦气分子就会通过漏点进入热管，经过连通装置进入检漏仪，当有新的氦气分子进入检漏仪时，检漏仪中检测部件能够快速捕捉到氦气分子，并作出反应，检漏仪显示漏率会迅速升高，证明热管存在泄露，漏点位置就在喷氦气处。氦质谱检漏是确保热管密封型的重要一道工序，要对每一条焊缝从上而下进行仔细检漏，若存在漏点，则在焊缝漏点处标记位置和漏率，以便后期进行补漏。2.3.4热管清洗热管内腔的洁净程度关乎到热管的工作性能和工作寿命，任何热管在加工制作前和完成后都需要进行清洗，清洗的主要目的是：确保工质能够润湿吸液芯的管壁；清除附着在热管内壁和吸液芯上的油污、杂质，避免工质被污染，影响


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