Кристаллизатор-накопитель примесей Советский патент 1980 года по МПК B01D9/00 G21C17/02 

(54) КРИСТАЛЛИЗЙШ-ЙАКОПЙТЁЛБ ПРИМЕСЕЙ

-- .-: У : :-- Изобретение относится к химической технологии и ядерной энергетике и может быть использовано для очистки Тёплонрсителей от примесей, например в ядерно-эйергетических установках типа БН-350.

Известно устройство для очистки (холодная ловушка), работающее на принципе сильной зависимости растворимости при1иесей от температуры, в которой щелочномёталлические тепло носит ели очищаются в связи с кристаллизацией примесей из переохлажденного раствора 1.

К недостаткам холодной ловушки Относятся низкая производительность по накапливаемым примесям, которые осаждаются в ней неравномерно, и высокое гидрав лическое сопротивление, возникаюихе е за счет закупорки проходных сечеиий.-..

Известно устройство (дисковая ловушка), представляюш,ее охлаждаемый корпус с патрубками для входа и выхода Очищаемого металла, расположенньши сортэетственно в Днище и крьшке кристаллизатора, на внутренней поверхности которого устаноБлень радиально диски-ребра с центральными отверстиями для прохода металла. Примеси накапливаются в полостях между ребрами в элементарных дисковых ловушках-ячейках 2.

Недостаток известного устройства - низкая эффективность очистки (скорость и глубина очистки), обусловленная тем, что без до полнительной начальной турбулизации лотока на входе в ячейки подход неочищенного теплоносителя к охлаждаемой поверхности происходит исключительно за счет молекулярной диффузии, что значительно уменьшает скорость очистки, а также тем, что в ячейках образуются круговые вихри, способствующие обратному выносу примесей из ячеек

.и снижению глубины очистки.

Цель изобретения - повышение эффективности очистки (скорости и глубины очистки) теплоносителя от примесей.

Указанная цель достигается тем, что кристаллизатор снабжен дополнительным

патрубком для входа металла, причем патрубки для входа симметрично смещены относительно вертикальной оси кристаллизатора, диски-ребра выполнены перфорированными. ,- 5-Чл-.: -----л - -: - . ., - -. -...,. -:,..-;.. На чертеже изображен кристаллизаторнакопитель примесей, общий вид. Устройство состоит из входного патрубка 1, выходного патрубка 2, корпуса 3 с при гф {Г1Шйй К Яёйу Тёшюп роводными диска ми-ребрами 4, кЬторые выполнены с отверстиями 5 и разделяют объем ловушки на элементарные дисковые ловушки (полости), рубашки охлаждения 6. Корпус ловушки снабжен нагревателем 7 для разогрева в ней теплоносителя при запусках. работает Кристаллизатор-накопитель следующим образом. Очищаемый мetaлл поступает в ловушку через патрубок 1 и движется по центральному отверстйю. При смещении металла в первой ячейке происходит .интенсивная начальная турбулизация потока. Интенсивность турбулентных вихрей в потоке, обусловленная начальной турбулизацией и ffecKOMKKo усйленнай резкими расширениями между дисками-ребрами 4, настолько велика, что вихри заносятся в ячейки (полости) и обеспечивают поднос и высгаЖдение примесей на охлаждаемой стенке корпуса 3 и на дисках-ребрах 4 оКбло поверхности охлаждения не только за счет молекулярной диффузии, но и турбулентного массопереноса. Потеряв некоторое количество примесей, одна частк теплоносителя подмешивается к основному потоку, а другая перетекает из ячейки в ячейку через отверстия 5 в дисках-ребрах 4. Перетечки металла разрушают стабильные кольцевые вихри, всегда возникающие в ячейках (затопленных кюветах) и уменьшают обратный вынос примесей. Такой процесс выкристаллизовьшания примесей происходит в каждой ячейке. Накопление примесей осуществляется в направлении от охлаждаемой поверхности к центру ловушки. Так как накапливаемая примесь имеет низкую теплопроводность, то по мере накопления примесей тепло наЧйнает снижаться восновном через ребра и зона охлаждения вместе с фронтом крисf w r smmyiwi m ti seveK к центру ловущки. При этом отверстия 5, расположенные по радиусу дисков-ребер 4, также последовательно забиваются примесями. Во избежение выноса примесей из зоны в начальный момент пуска ловушки производится включение охлаждения и нагрева корпуса Электронагревателем 7.

-Ч.

719650 Устройство позволяет значительно повысить эффективность очистки жидких металлов от их., окислов и других примесей за счет повышения производительности устройства и качества очистки путем увеличения полезной емкости устройства, скорости и глубины очистки. Испытывают на натрии изПример. вестньш и предлагаемый кристаллизаторнакопитель, в каждом диске-ребре которого по радиусу выполняют по 4 ряда отверстий, расположенных через 90°. В каждом ряду по 4 отверстия диаметром 5,2.мм расстояние между которыми составляет 20 мм. Вход теплоносителя осуществляется через 4 патрубка диаметром12 мм, расположеннь1х посредине радиуса .ребра и, смещенных относительно друг друга на 90°. Оба устройства имеют одинаковые объем (К литров), число ячеек (10), отношение глубины к ширине и диаметр цёнтральногд канала, 25 мм) Установлено, что скорость очистки предлагаемым устройством по сравнению с известным увеличивается на 35%. Так, например, за 1 ч работы кристаллизатора-накопителя концентрация кислорода в контуре стенда уменьшается с 3,3-10 вес./о до 0, вес.°/о, а известного- до 1,6-102 вес.. Формула изобретения Кри сталл изатор-накопитель примесей. преимущественно окислов жидких щелочных металлов, содержащий охлаждаемый снаружи корпус цилиндрической формы с патрубками для входа и выхода очищаемого металла, расположенными соответственно в днище и крышке кристаллизатора, на внутренней поверхности которого установлены радйально диски-ребра с центральными отверстиями для прохода металла, отличающийся тем, что, с целью повыщения эффективности очистки металла от примесей, он снабжен дополнительным патрубком для входа металла, причем патрубки для входа симметрично смещены относительно вертикальной оси кристаллизатора, а диски-ребра выполнены перфорированными. -Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.ABTOJpCKoe свидетельство СССР № 245009, кл. В 01 D 46/24, 02.03.68. 2.Авторское свидетельство СССР № 275247, кл. G 21 С 17/02, 13.11.68 (прототип).