Nồi phản ứng thí nghiệm kim loại lỏng là một thiết bị nhiệt độ cao, áp suất cao được thiết kế đặc biệt để xử lý phản ứng kim loại lỏng. Cấu trúc và nguyên tắc của nó như sau:
I. Cấu trúc cốt lõi
Cơ thể và nắp nồi hấp
Vật liệu: Vật liệu kim loại chịu nhiệt độ cao, chống ăn mòn như thép không gỉ, hợp kim titan hoặc hợp kim niken thường được sử dụng để chịu được nhiệt độ cao (lên đến hàng trăm đến hàng nghìn độ C) và ăn mòn hóa học của kim loại lỏng.
Thiết kế kín: thân nồi hấp được kết nối với nắp nồi hấp bằng mặt bích, sử dụng niêm phong kim loại hoặc cấu trúc niêm phong đặc biệt (chẳng hạn như niêm phong từ), đảm bảo không rò rỉ dưới áp suất cao.
Giao diện: Nó được trang bị cổng cho ăn, cổng xả, cửa sổ quan sát, cổng nhiệt kế, cổng đo áp suất, v.v. để dễ dàng vận hành và giám sát.
Thiết bị trộn
Loại: Chọn loại máy khuấy theo độ nhớt của kim loại lỏng, chẳng hạn như loại neo, loại mái chèo, loại tuabin hoặc loại vít.
Phương pháp lái xe: Lái trục trộn bằng ổ đĩa ghép nối từ tính hoặc ổ đĩa con dấu cơ học để tránh rò rỉ phương tiện truyền thông.
Chức năng: Làm cho kim loại lỏng trộn đầy đủ, cải thiện tốc độ phản ứng và tính đồng nhất, đồng thời ngăn ngừa lượng mưa hoặc quá nóng cục bộ.
Hệ thống sưởi ấm và làm mát
Phương pháp sưởi ấm:
Hệ thống sưởi điện: Các yếu tố sưởi ấm điện được lắp đặt trên các bức tường bên ngoài của thân nồi hấp để truyền nhiệt qua bức xạ nhiệt.
Nhiệt cảm ứng: Sử dụng nguyên tắc cảm ứng điện từ để làm nóng kim loại lỏng trực tiếp, hiệu quả cao và nhiệt độ đồng đều.
Nhiệt dẫn dầu sưởi ấm: Thông qua bơm tuần hoàn, dầu dẫn nhiệt nhiệt độ cao chảy trong áo khoác hoặc cuộn dây để đạt được nhiệt gián tiếp.
Phương pháp làm mát:
Áo khoác làm mát: Trong áo khoác thông qua nước làm mát hoặc nước muối đông lạnh, hấp thụ nhiệt bên trong nồi hấp.
Làm mát ống bên trong: Đặt ống làm mát bên trong nồi hấp, tiếp xúc trực tiếp với kim loại lỏng để làm mát.
Hệ thống kiểm soát nhiệt độ và áp suất
Kiểm soát nhiệt độ: Được trang bị cảm biến nhiệt độ chính xác cao và mô-đun điều khiển nhiệt độ PID, theo dõi và điều chỉnh thiết bị sưởi ấm hoặc làm mát trong thời gian thực, đảm bảo phạm vi dao động nhiệt độ ≤ ± 1 ℃.
Kiểm soát áp suất: Giám sát áp suất trong nồi hấp thông qua cảm biến áp suất và van an toàn, tự động giảm áp suất khi quá áp, đảm bảo an toàn.
Thiết bị an toàn
Van an toàn: Tự động mở khi áp suất vượt quá giá trị cài đặt, giải phóng áp suất.
Mảnh nổ: Là thiết bị bảo vệ thứ cấp, phá vỡ và giảm áp suất trong những trường hợp cực đoan.
Cấu trúc chống cháy nổ: Động cơ chống cháy nổ và các thành phần điện chống cháy nổ được sử dụng để ngăn tia lửa điện gây ra tai nạn.
II. Nguyên tắc làm việc
Chuẩn bị phản ứng
Kim loại lỏng hoặc các vật liệu phản ứng khác được thêm vào nồi hấp theo tỷ lệ thông qua đầu vào thức ăn.
Đóng nắp nồi hấp và kiểm tra độ kín để đảm bảo không có rò rỉ.
Sưởi ấm&khuấy
Khởi động hệ thống sưởi ấm để tăng nhiệt độ trong nồi hấp lên giá trị mong muốn của phản ứng (chẳng hạn như nhiệt độ nóng chảy, hợp kim hóa hoặc phản ứng hóa học).
Bắt đầu thiết bị trộn để kim loại lỏng được trộn đầy đủ và tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình truyền nhiệt và khối lượng.
Kiểm soát quá trình phản ứng
Theo dõi thời gian thực và điều chỉnh điều kiện phản ứng thông qua hệ thống kiểm soát nhiệt độ, áp suất, đảm bảo phản ứng diễn ra trong môi trường ổn định.
Bảo vệ kim loại lỏng bằng cách truyền khí trơ, chẳng hạn như argon, khi cần thiết, chống oxy hóa hoặc ô nhiễm.
Kết thúc phản ứng và xả
Sau khi phản ứng hoàn thành, ngừng sưởi ấm và khuấy, giảm nhiệt độ bên trong nồi hấp xuống phạm vi an toàn thông qua hệ thống làm mát.
Mở cổng xả, xả sản phẩm và tiến hành xử lý hoặc phân tích tiếp theo.
III. Lĩnh vực ứng dụng
Nồi phản ứng thí nghiệm kim loại lỏng được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực sau:
Nghiên cứu vật liệu kim loại: chuẩn bị hợp kim, nấu chảy, xử lý nhiệt, v.v.
Phát triển năng lượng mới: nghiên cứu liên quan đến kim loại lỏng như vật liệu pin lithium-ion, vật liệu pin mặt trời, v.v.
Hàng không vũ trụ: R&D và thử nghiệm hợp kim nhiệt độ cao, vật liệu kim loại đặc biệt.
Lĩnh vực năng lượng hạt nhân: xử lý nhiên liệu hạt nhân, nghiên cứu kim loại lỏng phóng xạ.