本实用新型涉及脉动热管研究技术领域，具体而言，尤其涉及一种高温脉动热管多次充装及工质调节装置。
背景技术：
脉动热管是akachi在20世纪90年代初提出的一种传热元件。脉动热管通过利用工质在管内形成的液塞与气塞受热后存在的压差，驱动工质在管内振荡流动，从而实现热量的高效传递。与传统热管相比，它具有结构简单、传热能力强、反重力运行效果好等优点。目前关于脉动热管的研究主要集中于常温(0～200℃)与低温(-270～0℃)温区，而对于工作温度超过500℃的高温脉动热管研究较少。
高温脉动热管以液态金属作为工质，其制备涵盖管内高真空、液态金属无氧化配置、高温耐受性强等多方面要求。从安全性的角度，钠钾合金的易制爆性与热管的高强度封装更加提高其制作难度。由于高温脉动热管管材选用耐高温不锈钢材料，其前期制备过程复杂、成本较高。影响高温脉动热管传热性能的因素较多，在研究充液率、工质对传热性能影响的过程中，需保证其它因素相同，而在此前的研究中，对于每根高温脉动热管只能实现单次充液，研究某一影响因素对其传热性能的影响往往需要多根高温脉动热管，但由于多根高温脉动热管之间存在差异，将会导致传热性能出现误差，因此为节约成本和保证测试的准确性，应在一根高温脉动热管实现多次充装及工质调节。
现有技术中液态金属高温脉动热管的充液装置具有如下不足之处：(1)只能实现单次充液，无法进行多次充装，无法调节内部工质成分及比例；(2)液态金属工质具有较大的粘度和表面张力，充液过程中通过真空阀来手动控制充液量，真空阀开度较小时，工质无法移动，开度较大时，充液速度较快不好控制，导致充装不足或过量；(3)需要配置过量的钠钾合金工质，充液结束后的剩余工质处理困难。
因此，发明一种高温脉动热管多次有效充液及工质调节装置是实现高温脉动热管应用的基础。
技术实现要素：
根据上述提出的现有液态金属高温脉动热管的充液装置无法进行多次充装，无法调节内部工质成分及比例的技术问题，而提供一种高温脉动热管多次充装及工质调节装置。本实用新型主要利用高温脉动热管多次充装及工质调节装置，从而优化首次充液过程，使首次充液过程更为准确、便捷；实现多次充液与充液率调节，增大充液率或减小充液率；在充液率不变的情况下实现工质比例调节或纳米颗粒浓度调节。
本实用新型采用的技术手段如下：
一种高温脉动热管多次充装及工质调节装置，包括：手套箱、充液管以及位于手套箱外的分子泵机组、为手套箱供气的气瓶、冷阱、高温脉动热管、温度调节装置和测温仪，其中，所述手套箱为密封箱体结构；
所述手套箱内设有四通、至少两个液体管路、至少三个抽真空管路、至少四个真空阀、至少两个工质注射器、至少两个精密天平、真空计、真空罐、测温装置和液氮喷枪；所述手套箱的箱体上设有真空塞；
所述分子泵机组与所述冷阱相连，所述冷阱通过所述抽真空管路与所述真空罐相连，所述真空罐的下方置有所述精密天平；
所述温度调节装置包裹在所述高温脉动热管的外部，所述高温脉动热管与所述充液管位于所述手套箱外部的一端相连，所述充液管通过所述真空塞伸入所述手套箱内部，所述充液管与所述真空塞连接部位保证密封，所述充液管的另一端位于所述手套箱内部并与所述四通相连；
在所述手套箱内，至少两个所述抽真空管路、所述充液管和至少两个所述液体管路通过所述四通连接在一起，所述抽真空管路还通过所述真空阀分别与所述真空罐和所述真空计相连，每个所述液体管路通过所述真空阀连接每个所述工质注射器，至少一个所述工质注射器的下方置有所述精密天平；
所述手套箱通过所述抽真空管路与所述冷阱密封连接；
所述手套箱通过内部循环保证箱内的惰性气体环境。
进一步地，所述手套箱内设有两个液体管路、三个抽真空管路、四个真空阀、两个工质注射器、两个精密天平，其中，所述两个液体管路分别为第一液体管路和第二液体管路，所述三个抽真空管路分别为第一抽真空管路、第二抽真空管路和第三抽真空管路，所述四个真空阀分别为第一真空阀、第二真空阀、第三真空阀和第四真空阀，所述两个工质注射器分别为第一工质注射器和第二工质注射器，所述两个精密天平分别为第一精密天平和第二精密天平；
所述四通具有四个接口分别为第一接口、第二接口、第三接口和第四接口；
所述第一抽真空管路的一侧位于所述手套箱外部并与所述冷阱相连，所述第一抽真空管路的另一侧位于所述手套箱内部并与所述真空罐相连，所述真空罐下方置有所述第一精密天平；所述第二抽真空管路的一侧与所述真空罐相连，另一侧与所述四通的第一接口相连，所述第一真空阀设置在所述第二抽真空管路上，所述第三抽真空管路的一侧与所述真空计相连，另一侧汇集于所述第二抽真空管路上与所述四通的第一接口相连，所述第二真空阀设置在所述第三抽真空管路上；所述第三真空阀设置在所述第一液体管路上，所述第一液体管路的两侧分别与所述第一工质注射器和所述四通的第二接口相连，所述第四真空阀设置在所述第二液体管路上，所述第二液体管路的两侧分别与所述第二工质注射器和所述四通的第三接口相连，所述第二工质注射器下方置有所述第二精密天平；所述四通的第四接口与所述充液管相连。
进一步地，所述高温脉动热管首次充液的充液率范围为10％～90％，多次充液的充液率调节范围为10％～90％。
进一步地，所述高温脉动热管为管式高温脉动热管、板式高温脉动热管、异形高温脉动热管或高温脉动热管换热器等。
进一步地，所述高温脉动热管的工质为金属钠，或金属钾，或金属锂，金属铷，或金属铯，或不同比例钠钾合金，或不同质量分数的液态金属纳米流体。
进一步地，所述高温脉动热管的管材为不锈钢、镍基合金或inconel镍基合金的一种，或一种以上的组合形式。
本实用新型还提供了一种高温脉动热管多次充装及工质调节方法，包括如下步骤：
s1、使用高温脉动热管多次充装及工质调节装置进行首次充液；
s2、完成首次充液后，根据需求进行多次充液及充液率调节，或工质比例调节，或纳米颗粒浓度调节；
所述多次充液及充液率调节包括增大充液率和减小充液率。
进一步地，步骤s1中，首次充液方法包括如下步骤：
s11、连接各设备，手套箱内进行循环去除氧气和水，保证手套箱内的水、氧含量小于0.1ppm；
s12、将烘烤结束的高温脉动热管在内部无氧条件下将充液管与四通下方接口相连接；
s13、冷阱中充满液氮，打开第一真空阀和第二真空阀，关闭第三真空阀和第四真空阀，在手套箱配置所需量的工质并装入第一工质注射器中；若工质熔点低于手套箱内温度，则使用液氮喷枪对第一工质注射器内部工质进行冷却，保证其温度低于熔点；
s14、打开第三真空阀和分子泵机组，依次通过冷阱、第一抽真空管路、真空罐、第一真空阀、第二抽真空管路、四通和充液管对第一工质注射器和高温脉动热管进行抽真空，真空度低于10-3pa并保持两个小时后关闭第三真空阀；
s15、对第一工质注射器、高温脉动热管及二者之间所有连接管路进行加热，使用温度调节装置对高温脉动热管进行保温，使用测温仪检测第一工质注射器、高温脉动热管及二者之间所有连接管路的外壁温度，保证其温度高于工质熔点；
s16、关闭第一真空阀和第二真空阀，打开第三真空阀，此时手套箱内压力为正常大气压，第一工质注射器内液态的工质在内外压差的作用下全部充入高温脉动热管的内部；使用液压钳将手套箱外部的充液管钳断，使用电子束对钳断处进行焊接封口，完成高温脉动热管的首次充液。
进一步地，步骤s2中，在工质种类不变的前提下，增大充液率方法包括如下步骤：
s2.11、连接各设备，手套箱内进行循环，保证手套箱与系统各部分水氧含量小于0.1ppm；
s2.12、关闭所有真空阀，将步骤s16中完成首次充液的高温脉动热管的充液管上半部及顶部焊接封口部分通过真空塞通入手套箱，保证手套箱内封闭环境，使用温度调节装置对高温脉动热管进行降温，使用测温仪对高温脉动热管外壁面进行测温，保证外壁温度低于工质熔点，保证在封口打开时高温脉动热管内部的液塞中不会由于惰性气体进入存在气泡难以抽出；
在手套箱内通过割管器将封口割断，将充液管的上半部分与四通相连接；在此过程中，手套箱内的惰性气体会通过充液管进入热管内部；
s2.13、根据充液率增大所需工质的量，在手套箱配置所需量的工质并装入第一工质注射器中，保证其温度低于熔点；
打开第一真空阀、第二真空阀和第三真空阀，将冷阱中充满液氮，使用分子泵机组对整个系统和高温脉动热管进行抽真空操作，保证高温脉动热管内部的气体抽出；
对第一工质注射器及其与高温脉动热管连接的管路进行加热，保证壁面温度高于工质熔点，关闭第一真空阀和第二真空阀，第三真空阀始终保持开启，工质在压差作用下充入，使用液压钳将手套箱外部的充液管钳断，使用电子束对钳断处进行焊接封口，完成充液率增大工作。
进一步地，步骤s2中，在工质种类不变的前提下，减小充液率方法包括如下步骤：
s2.21、连接各设备，手套箱内进行循环，保证手套箱与系统各部分水氧含量小于0.1ppm；配置少量相同类型的工质装入第二工质注射器中作为预备，第二精密天平用于测量第二工质注射器中工质的质量变化；对第二工质注射器使用液氮进行降温并测量温度，保证其温度低于熔点；
s2.22、关闭所有真空阀，将步骤s16中完成首次充液的高温脉动热管的充液管上半部及顶部焊接封口部分通过真空塞通入手套箱，保证手套箱内封闭环境，使用温度调节装置对高温脉动热管进行降温，使用测温仪对高温脉动热管外壁面进行测温，保证外壁温度低于工质熔点，保证在封口打开时高温脉动热管内部的液塞中不会由于惰性气体进入存在气泡难以抽出；
在手套箱内通过割管器将封口割断，将充液管的上半部分与四通相连接；在此过程中，手套箱内的惰性气体会通过充液管进入热管内部；
s2.23、打开第一真空阀、第二真空阀和第四真空阀，将冷阱中充满液氮，使用分子泵机组对整个系统连通部分、第二工质注射器和高温脉动热管进行抽真空操作，抽出惰性气体，关闭第四真空阀，第二工质注射器中保持真空状态；
关闭第一真空阀和第二真空阀，对高温脉动热管及高温脉动热管和真空罐之间管路进行加热，使用测温仪检测高温脉动热管的外壁温度，温度调节装置对高温脉动热管进行保温，保证内部工质熔化为液态，此时高温脉动热管内部工质均为液态；
使用分子泵机组对真空罐进行持续抽真空30分钟，打开第一真空阀，高温脉动热管内部的工质在压差作用下被抽出至真空罐，第一精密天平用于称量抽出工质的质量，达到需求后，关闭第一真空阀；
s2.24、由于使用分子泵机组和真空罐抽出工质，使用第一真空阀来控制抽出的量，当抽出工质过量时，则需对第二工质注射器及相关管路进行升温熔化，待步骤s33抽真空完成后，关闭第一真空阀和第二真空阀，打开第四真空阀，在压差作用下，将第二工质注射器中的工质补充进高温脉动热管中，由第二精密天平称量补充质量，随即关闭第四真空阀，保证所需充液率；
使用液压钳将手套箱外部的充液管钳断，使用电子束对钳断处进行焊接封口，完成充液率减小工作。
进一步地，步骤s2中，在充液率不变的条件下，工质比例或纳米颗粒浓度调节方法包括如下步骤：
s2.31、根据高温脉动热管内现有工质成分比例与目标成分比例或现有纳米颗粒浓度与目标浓度进行计算，得出应当抽出的工质质量和将要充入的工质成分比例或浓度，以及质量；
连接各设备，手套箱内进行循环，保证手套箱与系统各部分水氧含量小于0.1ppm；
根据计算结果，配置准确质量和比例或纳米颗粒浓度的待充入工质，将其置于第一工质注射器中，配置少量和热管内相同比例或纳米颗粒浓度的工质置于第二工质注射器中作为预备，第二精密天平用于测量第二工质注射器中的质量变化；对第一工质注射器和第二工质注射器进行降温，保证其温度低于熔点；
s2.32、关闭所有真空阀，将步骤s16中完成首次充液的高温脉动热管的充液管上半部及顶部焊接封口部分通过真空塞通入手套箱，保证手套箱内封闭环境，使用温度调节装置对高温脉动热管进行降温，使用测温仪对高温脉动热管外壁面进行测温，保证外壁温度低于工质熔点，保证在封口打开时高温脉动热管内部的液塞中不会由于惰性气体进入存在气泡难以抽出；
在手套箱内通过割管器将封口割断，将充液管的上半部分与四通相连接；在此过程中，手套箱内的惰性气体会通过充液管进入热管内部；
s2.33、打开所有真空阀，将冷阱中充满液氮，使用分子泵机组对整个系统连通部分、两个工质注射器和高温脉动热管进行抽真空操作，抽出惰性气体，关闭第三真空阀和第四真空阀，两个工质注射器中保持真空状态；
关闭第一真空阀和第二真空阀，对高温脉动热管、两个工质注射器及连通管路进行加热，使用测温仪检测外壁温度，保证壁面温度高于工质熔点，温度调节装置对高温脉动热管进行保温，保证内部工质全部熔化为液态；
使用分子泵机组对真空罐进行持续抽真空30分钟，打开第一真空阀，热管内部的工质在压差作用下被抽出至真空罐，第一精密天平用于称量抽出工质的质量，达到需求后，关闭第一真空阀；
打开第三真空阀，第一工质注射器中工质在压差作用下全部充入高温脉动热管；
s2.34、使用分子泵机组和真空罐抽出工质时需用第一真空阀来控制抽出工质质量，若抽出工质过量，则需进行补液；
补液方法包括如下步骤：
对第二工质注射器及相关管路进行升温熔化，打开第四真空阀，通过第四真空阀控制补液量，在压差的作用下，第二工质注射器中的工质充入高温脉动热管，待补液量达到后，关闭第四真空阀；使用液压钳将手套箱外部的充液管钳断，使用电子束对钳断处进行焊接封口，完成工质或纳米颗粒浓度调节工作。
较现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
1、本实用新型提供的高温脉动热管多次充装及工质调节装置，提供了一种实现高温脉动热管多次充液装置，优化了首次充液过程，使首次充液过程更为准确、便捷。
2、本实用新型提供的高温脉动热管多次充装及工质调节装置，可实现多次充液与充液率调节，实现在工质类型不变的前提下，增大充液率或减小充液率。
3、本实用新型提供的高温脉动热管多次充装及工质调节装置，可在充液率不变的情况下实现工质比例调节和纳米颗粒浓度调节。
4、本实用新型提供的高温脉动热管多次充装及工质调节装置，不需使用真空阀手动控制工质充液量，充装更为精准。
5、本实用新型提供的高温脉动热管多次充装及工质调节装置，不需配置过量工质，不会出现大量剩余情况，避免浪费的同时更为安全便捷。
6、本实用新型提供的高温脉动热管多次充装及工质调节装置，真空计更加靠近高温脉动热管，真空度测量更加准确。
综上，应用本实用新型的技术方案能够解决现有液态金属高温脉动热管充液技术中无法进行多次充装，无法调节内部工质成分及比例的问题。
基于上述理由本实用新型可在使用高温脉动热管的传热领域广泛推广。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型高温脉动热管多次充装及工质调节装置的结构示意图。
图中：1、高温脉动热管；2、温度调节装置；3、真空塞；4、充液管；5、测温仪；6、分子泵机组；7、冷阱；8、第一精密天平；9、第二精密天平；10、真空罐；11、第一真空阀；12、第二真空阀；13、第三真空阀；14、第四真空阀；15、真空计；16、第一工质注射器；17、第二工质注射器；18、第一抽真空管路；19、第二抽真空管路；20、四通；201、第一接口；202、第二接口；203、第三接口；204、第四接口；21、手套箱；22、气瓶；23、第三抽真空管路；24、第一液体管路；25、第二液体管路。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1所示，本实用新型提供了一种高温脉动热管多次充装及工质调节装置，包括：手套箱21、充液管4以及位于手套箱21外的分子泵机组6、为手套箱供气的气瓶22、冷阱7、高温脉动热管1、温度调节装置2和测温仪5，其中，所述手套箱21为密封箱体结构；分子泵机组6为整个系统抽真空，冷阱7用于保护分子泵机组6。
所述手套箱21内设有四通20、至少两个液体管路、至少三个抽真空管路、至少四个真空阀、至少两个工质注射器、至少两个精密天平、真空计15、真空罐10、测温装置和液氮喷枪；所述手套箱21的箱体上设有真空塞3；真空计15用于测量系统内部真空度。
所述分子泵机组6与所述冷阱7相连，所述冷阱7通过所述抽真空管路与所述真空罐10相连，所述真空罐10的下方置有所述精密天平。
所述温度调节装置2包裹在所述高温脉动热管1的外部，所述高温脉动热管1与所述充液管4位于所述手套箱21外部的一端相连，所述充液管4通过所述真空塞3伸入所述手套箱21内部，所述充液管4与所述真空塞3连接部位保证密封，所述充液管4的另一端位于所述手套箱21内部并与所述四通20相连。
在所述手套箱21内，至少两个所述抽真空管路、所述充液管4和至少两个所述液体管路通过所述四通20连接在一起，所述抽真空管路还通过所述真空阀分别与所述真空罐10和所述真空计15相连，每个所述液体管路通过所述真空阀连接每个所述工质注射器，至少一个所述工质注射器的下方置有所述精密天平。
所述手套箱21通过所述抽真空管路与所述冷阱7密封连接。
所述手套箱21通过内部循环保证箱内的惰性气体环境。
本实施例中，所述手套箱21内设有两个液体管路、三个抽真空管路、四个真空阀、两个工质注射器、两个精密天平，其中，所述两个液体管路分别为第一液体管路24和第二液体管路25，所述三个抽真空管路分别为第一抽真空管路18、第二抽真空管路19和第三抽真空管路23，所述四个真空阀分别为第一真空阀11、第二真空阀12、第三真空阀13和第四真空阀14，所述两个工质注射器分别为第一工质注射器16和第二工质注射器17，所述两个精密天平分别为第一精密天平8和第二精密天平9。
所述四通20具有四个接口分别为第一接口201、第二接口202、第三接口203和第四接口204，分别位于左侧、上侧、右侧和下侧。
所述第一抽真空管路18的一侧位于所述手套箱21外部并与所述冷阱7相连，所述第一抽真空管路18的另一侧位于所述手套箱21内部并与所述真空罐10相连，所述真空罐10下方置有所述第一精密天平8；所述第二抽真空管路19的一侧与所述真空罐10相连，另一侧与所述四通20的第一接口201相连，所述第一真空阀11设置在所述第二抽真空管路19上，所述第三抽真空管路23的一侧与所述真空计15相连，另一侧汇集于所述第二抽真空管路19上与所述四通20的第一接口201相连，所述第二真空阀12设置在所述第三抽真空管路23上；所述第三真空阀13设置在所述第一液体管路24上，所述第一液体管路24的两侧分别与所述第一工质注射器16和所述四通20的第二接口202相连，所述第四真空阀14设置在所述第二液体管路25上，所述第二液体管路25的两侧分别与所述第二工质注射器17和所述四通20的第三接口203相连，所述第二工质注射器17下方置有所述第二精密天平9；所述四通20的第四接口204与所述充液管4相连。
所述高温脉动热管1首次充液的充液率范围为10％～90％，多次充液的充液率调节范围为10％～90％。
所述高温脉动热管1为管式高温脉动热管、板式高温脉动热管、异形高温脉动热管或高温脉动热管换热器等。
所述高温脉动热管1的工质为金属钠，或金属钾，或金属锂，金属铷，或金属铯，或不同比例钠钾合金，或不同质量分数的液态金属纳米流体。
所述高温脉动热管1的管材为不锈钢、镍基合金、inconel镍基合金或其余耐高温合金的一种，或一种以上的组合形式。
本实用新型还提供了一种利用上述装置对高温脉动热管进行多次充装及工质调节的方法，包括如下步骤：
s1、使用高温脉动热管多次充装及工质调节装置进行首次充液；
s2、完成首次充液后，根据需求进行多次充液及充液率调节，或工质比例调节，或纳米颗粒浓度调节；
所述多次充液及充液率调节包括增大充液率和减小充液率。
步骤s1中，首次充液方法包括如下步骤：
s11、连接各设备，手套箱21内进行循环去除氧气和水，保证手套箱21内的水、氧含量小于0.1ppm，保证手套箱21内的操作为无氧无水操作，避免液态金属被氧化；
s12、将在高温加热炉中烘烤结束的高温脉动热管1在内部无氧条件下将充液管4与四通20下方接口(即第四接口204)相连接；
s13、冷阱7中充满液氮，打开第一真空阀11和第二真空阀12，关闭第三真空阀13和第四真空阀14，在手套箱21配置所需量的工质并装入第一工质注射器16中；若工质熔点低于手套箱21内温度，则使用液氮喷枪对第一工质注射器16内部工质进行冷却，保证其温度低于熔点；
s14、打开第三真空阀13和分子泵机组6，依次通过冷阱7、第一抽真空管路18、真空罐10、第一真空阀11、第二抽真空管路19、四通20和充液管4对第一工质注射器16和高温脉动热管1进行抽真空，真空度低于10-3pa并保持两个小时后关闭第三真空阀13；
s15、对第一工质注射器16、高温脉动热管1及二者之间所有连接管路进行加热，使用温度调节装置2对高温脉动热管1进行保温，使用测温仪5检测第一工质注射器16、高温脉动热管1及二者之间所有连接管路的外壁温度，保证其温度高于工质熔点；
s16、关闭第一真空阀11和第二真空阀12，打开第三真空阀13，此时手套箱21内压力为正常大气压，第一工质注射器16内液态的工质在内外压差的作用下全部充入高温脉动热管1的内部；使用液压钳将手套箱21外部的充液管4钳断，使用电子束对钳断处进行焊接封口，完成高温脉动热管1的首次充液。
实施例1
一种高温脉动热管的多次充液方法，可以用于对首次制作完成后的高温脉动热管1进行充液率调控。出于对成本和研究的考虑，通过对同一根热管反复充液，降低实验误差，有助于掌握高温脉动热管1传热性能规律。需要多次充液的高温脉动热管1需预留较长充液管4。多次充液及充液率调节包括增大充液率和减小充液率。
本实施例中，在工质种类不变的前提下，增大充液率方法包括如下步骤：
s2.11、连接各设备，手套箱21内进行循环，保证手套箱21与系统各部分水氧含量小于0.1ppm；
s2.12、关闭所有真空阀，将步骤s16中完成首次充液的高温脉动热管1的充液管4上半部及顶部焊接封口部分通过真空塞3通入手套箱21，保证手套箱21内封闭环境，使用温度调节装置2将对高温脉动热管1进行降温，使用测温仪5对高温脉动热管1外壁面进行测温，保证外壁温度低于工质熔点，保证在封口打开时高温脉动热管1内部的液塞中不会由于惰性气体进入存在气泡难以抽出；
在手套箱21内通过割管器将封口割断，将充液管4的上半部分与四通20相连接；在此过程中，手套箱21内的惰性气体会通过充液管4进入热管内部；
s2.13、根据充液率增大所需工质的量，在手套箱21配置所需量的工质并装入第一工质注射器16中，保证其温度低于熔点；
打开第一真空阀11、第二真空阀12和第三真空阀13，将冷阱7中充满液氮，使用分子泵机组6对整个系统和高温脉动热管1进行抽真空操作，保证高温脉动热管1内部的气体抽出；
对第一工质注射器16及其与高温脉动热管1连接的管路进行加热，保证壁面温度高于工质熔点，关闭第一真空阀11和第二真空阀12，第三真空阀13始终保持开启，工质在压差作用下充入，使用液压钳将手套箱21外部的充液管4钳断，使用电子束对钳断处进行焊接封口，完成充液率增大工作。
实施例2
本实施例中，在工质种类不变的前提下，减小充液率方法包括如下步骤：
s2.21、连接各设备，手套箱21内进行循环，保证手套箱21与系统各部分水氧含量小于0.1ppm；配置少量相同类型的工质装入第二工质注射器17中作为预备，第二精密天平9用于测量第二工质注射器17中工质的质量变化；对第二工质注射器17使用液氮进行降温并测量温度，保证其温度低于熔点；
s2.22、关闭所有真空阀，将步骤s16中完成首次充液的高温脉动热管1的充液管4上半部及顶部焊接封口部分通过真空塞3通入手套箱21，保证手套箱21内封闭环境，使用温度调节装置2对高温脉动热管1进行降温，使用测温仪5对高温脉动热管1外壁面进行测温，保证外壁温度低于工质熔点，保证在封口打开时高温脉动热管1内部的液塞中不会由于惰性气体进入存在气泡难以抽出；
在手套箱21内通过割管器将封口割断，将充液管4的上半部分与四通20相连接；在此过程中，手套箱21内的惰性气体会通过充液管4进入热管内部；
s2.23、打开第一真空阀11、第二真空阀12和第四真空阀14，将冷阱7中充满液氮，使用分子泵机组6对整个系统连通部分、第二工质注射器17和高温脉动热管1进行抽真空操作，抽出惰性气体，关闭第四真空阀14，第二工质注射器17中保持真空状态；
关闭第一真空阀11和第二真空阀12，对高温脉动热管1及高温脉动热管1和真空罐10之间管路进行加热，使用测温仪5检测高温脉动热管1的外壁温度，温度调节装置2对高温脉动热管1进行保温，保证内部工质熔化为液态，此时高温脉动热管1内部工质均为液态；
使用分子泵机组6对真空罐10进行持续抽真空30分钟，打开第一真空阀11，高温脉动热管1内部的工质在压差作用下被抽出至真空罐10，第一精密天平8用于称量抽出工质的质量，达到需求后，关闭第一真空阀11；
s2.24、由于使用分子泵机组6和真空罐10抽出工质时，需要使用第一真空阀11来控制抽出的量，所以可能会抽出过量的工质；若抽出工质过量，则需对第二工质注射器17及相关管路进行升温熔化，待步骤s33抽真空完成后，关闭第一真空阀11和第二真空阀12，打开第四真空阀14，在压差作用下，将第二工质注射器17中的工质补充进高温脉动热管1中，由第二精密天平9称量补充质量，随即关闭第四真空阀14，保证所需充液率；
使用液压钳将手套箱21外部的充液管4钳断，使用电子束对钳断处进行焊接封口，完成充液率减小工作。
实施例3
工质成分是影响高温脉动热管1传热性能的重要因素，因此研究工质不同成分比例的工作有重要意义。
本实施例中，对于两种成分组成的工质，在充液率不变的条件下，改变工质成分比例方法包括如下步骤：
s2.31、根据高温脉动热管1内现有工质成分比例与目标成分比例进行计算，得出应当抽出的工质质量和将要充入的工质成分比例和质量；
连接各设备，手套箱21内进行循环，保证手套箱21与系统各部分水氧含量小于0.1ppm；
根据计算结果，配置准确质量和比例的待充入工质，将其置于第一工质注射器16中，配置少量和热管内相同比例的工质置于第二工质注射器17中作为预备，第二精密天平9用于测量第二工质注射器17中的质量变化；对第一工质注射器16和第二工质注射器17进行降温，保证其温度低于熔点；
s2.32、关闭所有真空阀，将步骤s16中完成首次充液的高温脉动热管1的充液管4上半部及顶部焊接封口部分通过真空塞3通入手套箱21，保证手套箱21内封闭环境，使用温度调节装置2将对高温脉动热管1进行降温，使用测温仪5对高温脉动热管1外壁面进行测温，保证外壁温度低于工质熔点，保证在封口打开时高温脉动热管1内部的液塞中不会由于惰性气体进入存在气泡难以抽出；
在手套箱21内通过割管器将封口割断，将充液管4的上半部分与四通20相连接；在此过程中，手套箱21内的惰性气体会通过充液管4进入热管内部；
s2.33、打开所有真空阀，将冷阱7中充满液氮，使用分子泵机组6对整个系统连通部分、两个工质注射器和高温脉动热管1进行抽真空操作，抽出惰性气体，关闭第三真空阀13和第四真空阀14，两个工质注射器中保持真空状态；
关闭第一真空阀11和第二真空阀12，对高温脉动热管1、两个工质注射器及连通管路进行加热，使用测温仪5检测外壁温度，保证壁面温度高于工质熔点，温度调节装置2对高温脉动热管1进行保温，保证内部工质全部熔化为液态；
使用分子泵机组6对真空罐10进行持续抽真空30分钟，打开第一真空阀11，热管内部的工质在压差作用下被抽出至真空罐10，第一精密天平8用于称量抽出工质的质量，达到需求后，关闭第一真空阀11；
打开第三真空阀13，第一工质注射器16中工质在压差作用下全部充入高温脉动热管1；
s2.34、使用分子泵机组6和真空罐10抽出工质时需用第一真空阀11来控制抽出工质质量，若抽出工质过量，则需进行补液；
补液方法包括如下步骤：
对第二工质注射器17及相关管路进行升温熔化，打开第四真空阀14，通过第四真空阀14控制补液量，在压差的作用下，第二工质注射器17中的工质充入高温脉动热管1，待补液量达到后，关闭第四真空阀14；使用液压钳将手套箱21外部的充液管4钳断，使用电子束对钳断处进行焊接封口，完成工质调节工作。
实施例4
本实施例中，在充液率不变的条件下，纳米颗粒浓度调节方法包括如下步骤：
s2.31、根据高温脉动热管1内或现有纳米颗粒浓度与目标浓度进行计算，得出应当抽出的工质质量和将要充入的工质浓度和质量；
连接各设备，手套箱21内进行循环，保证手套箱21与系统各部分水氧含量小于0.1ppm；
根据计算结果，配置准确质量和纳米颗粒浓度的待充入工质，将其置于第一工质注射器16中，配置少量和热管内相同纳米颗粒浓度的工质置于第二工质注射器17中作为预备，第二精密天平9用于测量第二工质注射器17中的质量变化；对第一工质注射器16和第二工质注射器17进行降温，保证其温度低于熔点；
s2.32、关闭所有真空阀，将步骤s16中完成首次充液的高温脉动热管1的充液管4上半部及顶部焊接封口部分通过真空塞3通入手套箱21，保证手套箱21内封闭环境，使用温度调节装置2对高温脉动热管1进行降温，使用测温仪5对高温脉动热管1外壁面进行测温，保证外壁温度低于工质熔点，保证在封口打开时高温脉动热管1内部的液塞中不会由于惰性气体进入存在气泡难以抽出；
在手套箱21内通过割管器将封口割断，将充液管4的上半部分与四通20相连接；在此过程中，手套箱21内的惰性气体会通过充液管4进入热管内部；
s2.33、打开所有真空阀，将冷阱7中充满液氮，使用分子泵机组6对整个系统连通部分、两个工质注射器和高温脉动热管1进行抽真空操作，抽出惰性气体，关闭第三真空阀13和第四真空阀14，两个工质注射器中保持真空状态；
关闭第一真空阀11和第二真空阀12，对高温脉动热管1、两个工质注射器及连通管路进行加热，使用测温仪5检测外壁温度，保证壁面温度高于工质熔点，温度调节装置2对高温脉动热管1进行保温，保证内部工质全部熔化为液态；
使用分子泵机组6对真空罐10进行持续抽真空30分钟，打开第一真空阀11，热管内部的工质在压差作用下被抽出至真空罐10，第一精密天平8用于称量抽出工质的质量，达到需求后，关闭第一真空阀11；
打开第三真空阀13，第一工质注射器16中工质在压差作用下全部充入高温脉动热管1；
s2.34、使用分子泵机组6和真空罐10抽出工质时需用第一真空阀11来控制抽出工质质量，若抽出工质过量，则需进行补液；
补液方法包括如下步骤：
对第二工质注射器17及相关管路进行升温熔化，打开第四真空阀14，通过第四真空阀14控制补液量，在压差的作用下，第二工质注射器17中的工质充入高温脉动热管1，待补液量达到后，关闭第四真空阀14；使用液压钳将手套箱21外部的充液管4钳断，使用电子束对钳断处进行焊接封口，完成纳米颗粒浓度调节工作。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。
1.一种高温脉动热管多次充装及工质调节装置，其特征在于，包括：手套箱(21)、充液管(4)以及位于手套箱(21)外的分子泵机组(6)、为手套箱供气的气瓶(22)、冷阱(7)、高温脉动热管(1)、温度调节装置(2)和测温仪(5)，其中，所述手套箱(21)为密封箱体结构；
所述手套箱(21)内设有四通(20)、至少两个液体管路、至少三个抽真空管路、至少四个真空阀、至少两个工质注射器、至少两个精密天平、真空计(15)、真空罐(10)、测温装置和液氮喷枪；所述手套箱(21)的箱体上设有真空塞(3)；
所述分子泵机组(6)与所述冷阱(7)相连，所述冷阱(7)通过所述抽真空管路与所述真空罐(10)相连，所述真空罐(10)的下方置有所述精密天平；
所述温度调节装置(2)包裹在所述高温脉动热管(1)的外部，所述高温脉动热管(1)与所述充液管(4)位于所述手套箱(21)外部的一端相连，所述充液管(4)通过所述真空塞(3)伸入所述手套箱(21)内部，所述充液管(4)与所述真空塞(3)连接部位保证密封，所述充液管(4)的另一端位于所述手套箱(21)内部并与所述四通(20)相连；
在所述手套箱(21)内，至少两个所述抽真空管路、所述充液管(4)和至少两个所述液体管路通过所述四通(20)连接在一起，所述抽真空管路还通过所述真空阀分别与所述真空罐(10)和所述真空计(15)相连，每个所述液体管路通过所述真空阀连接每个所述工质注射器，至少一个所述工质注射器的下方置有所述精密天平；
所述手套箱(21)通过所述抽真空管路与所述冷阱(7)密封连接；
所述手套箱(21)通过内部循环保证箱内的惰性气体环境。
2.根据权利要求1所述的高温脉动热管多次充装及工质调节装置，其特征在于，所述手套箱(21)内设有两个液体管路、三个抽真空管路、四个真空阀、两个工质注射器、两个精密天平，其中，所述两个液体管路分别为第一液体管路(24)和第二液体管路(25)，所述三个抽真空管路分别为第一抽真空管路(18)、第二抽真空管路(19)和第三抽真空管路(23)，所述四个真空阀分别为第一真空阀(11)、第二真空阀(12)、第三真空阀(13)和第四真空阀(14)，所述两个工质注射器分别为第一工质注射器(16)和第二工质注射器(17)，所述两个精密天平分别为第一精密天平(8)和第二精密天平(9)；
所述四通(20)具有四个接口分别为第一接口(201)、第二接口(202)、第三接口(203)和第四接口(204)；
所述第一抽真空管路(18)的一侧位于所述手套箱(21)外部并与所述冷阱(7)相连，所述第一抽真空管路(18)的另一侧位于所述手套箱(21)内部并与所述真空罐(10)相连，所述真空罐(10)下方置有所述第一精密天平(8)；所述第二抽真空管路(19)的一侧与所述真空罐(10)相连，另一侧与所述四通(20)的第一接口(201)相连，所述第一真空阀(11)设置在所述第二抽真空管路(19)上，所述第三抽真空管路(23)的一侧与所述真空计(15)相连，另一侧汇集于所述第二抽真空管路(19)上与所述四通(20)的第一接口(201)相连，所述第二真空阀(12)设置在所述第三抽真空管路(23)上；所述第三真空阀(13)设置在所述第一液体管路(24)上，所述第一液体管路(24)的两侧分别与所述第一工质注射器(16)和所述四通(20)的第二接口(202)相连，所述第四真空阀(14)设置在所述第二液体管路(25)上，所述第二液体管路(25)的两侧分别与所述第二工质注射器(17)和所述四通(20)的第三接口(203)相连，所述第二工质注射器(17)下方置有所述第二精密天平(9)；所述四通(20)的第四接口(204)与所述充液管(4)相连。
3.根据权利要求1所述的高温脉动热管多次充装及工质调节装置，其特征在于，所述高温脉动热管(1)首次充液的充液率范围为10％～90％，多次充液的充液率调节范围为10％～90％。
4.根据权利要求1或3所述的高温脉动热管多次充装及工质调节装置，所述高温脉动热管(1)为管式高温脉动热管、板式高温脉动热管、异形高温脉动热管或高温脉动热管换热器。
5.根据权利要求4所述的高温脉动热管多次充装及工质调节装置，其特征在于，所述高温脉动热管(1)的工质为金属钠，或金属钾，或金属锂，金属铷，或金属铯，或钠钾合金，或液态金属纳米流体。
6.根据权利要求5所述的高温脉动热管多次充装及工质调节装置，其特征在于，所述高温脉动热管(1)的管材为不锈钢、镍基合金或inconel镍基合金的一种。
技术总结