加热熔融锅炉反应器内锂的试验

    Li/SF6 反应产物受湍流和重力驱动，离开高温反应区并凝固。在接触到内外螺旋管壁和端
盖内壁时，会立即凝固，凝固物将少量锂禁锢其中。端盖附近的凝固物，会影响喷嘴的稳定
工作，严重时有可能堵塞喷嘴。反应热量大部分用于提高反应器内温，反应器的热效率一般
小于

0.75.产物主要分布在反应器内表面上，随着反应的进行，产物层逐渐加厚。K 值呈下

降趋势。此阶段的长短取决于反应初始温度、

SF6 流量和水流量。反应初始温度较高时，将反

应器内的液体加热到

850e 所需的热量也较少。若 SF6 流量和水流量的上升速度基本相同，

则可缩短反应起始阶段，并减少固态产物生成总量。提高反应初始温度，有助于在产物生成
总量达到临界值前，将反应器内温提高到产物熔点之上，可避免喷嘴堵塞。

SF6 流量上升较

快，与锂反应后的反应热远大于螺旋管中的水带走的热量时，可缩短反应起始阶段。若

SF6

流量上升速度小于水流量的上升速度，则会导致反应起始阶段反应器过冷，喷嘴堵塞。缩短
反应起始阶段对反应器的稳定工作有很大好处，这也是将来实际使用的基本要求。
试验开始，在氩气保护下，电加热熔化锂。当锂的温度达到预定值时，停氩气，同时通入
SF6 和冷却水，并启动数据采集系统对试验过程进行测试。锅炉反应器内的温度可通过调节
SF6 流量和冷却水流量来控制。试验数据以 ASCII 码形式存入硬盘，在对试验数据进行计算
后，采用

Excel 电子表格软件对数据进行图形化。

　　数据处理方法设

i 为 SF6 流量通道号，n 为 SF6 流量通道数，j 为的温度达到预定值时，

停氩气，同时通入

SF6 和冷却水，并启动数据采集系统对试验过程进行测试。锅炉反应器内

的温度可通过调节

SF6 流量和冷却水流量来控制。试验数据以 ASCII 码形式存入硬盘，在对

试验数据进行计算后，采用

Excel 电子表格软件对电加热熔融锅炉反应器内锂的试验中。锅

炉反应器内流体的流动结构与温度分布锅炉反应器流体流动结构与温度分布，涉及到化学、
化学动力学、工程热力学、计算流体力学、多相流体动力学等多个学科，目前尚无法对其进行
计算分析。

 　　锅炉反应器内温度分布。按时间顺序，反应器内的流动结构与温度分布可分

为

4 个阶段：锅炉反应器内温度分布曲线（1）反应起始阶段此阶段反应器内整体温度低于

850e，液态物质主要是锂。SF6 湍流较强。
　　（

2）产物熔化阶段当反应器内温达到 850e 以上时，温度上升趋缓，直至保持稳定。反

应器热效率维持在

0.79 左右。这时，在反应起始阶段所形成的固态产物开始熔化，反应器

内表面产物层的厚度逐渐减小。熔化的产物大部分进入湍流，与锂混合，小部分受重力影响，
沉积在反应器下部。产物分布相对均匀。在此阶段

K 值呈上升趋势。此阶段持续时间较长，

约占反应器工作时间的

1/4 以上。锅炉反应器内温分布则因其中存在相变而较稳定，输出蒸

气参数也较稳定。此阶段的长短，受两个因素的影响，一是反应起始阶段形成的固态产物总
量；二是

SF6 流量。反应起始阶段形成的固态产物总量较少，熔化所需要的热量也较小，可

缩短产物熔化阶段。增大

SF6 流量也可缩短产物熔化阶段。 　　液态产物阶段产物基本熔化

后，即进入液态产物阶段。由于反应器内温较高且稳定，固态产物很少，湍流的发展有助于
反应热的传递，反应器热效率一般大于

0.8.随着反应的进行，生成的液态产物越来越多，

反应器内液体的密度大幅度上升，湍流的强度会有所减弱。此阶段联合给热系数由较稳定转
向轻微下降。液态产物阶段时，保持

SF6 流量稳定，反应器的输出蒸气参数也较稳定。调节