Установка для исследования теплофизических параметров криогенных хладоагентов в поле центробежных сил

 

1. УСТАНОВКА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕШ1ОФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ КРИОГЕННЫХ ХЛАДАГЕНТОВ В ПОЛЕ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ СИЛ, содержащая размещенную ; в вакууютрованной полости ротора рабочую емкость, газовая полость которой сообщается с дренажным трубопроводом , и осевой трубопровод подачи жидкого хладагента, о т л и - ч а го щ а я с я тем, что, с целью исключения влияния теплопритоков по конструктивным элементам на результаты исследований, на оси вращения Еютора установлена сообщающаяся с осевь трубопроводом подачи хладагента дополнительная емкость, снабженная осевым дренажным трубопроводом и радиальным патрубком, вход которого сообщен с жидкостной полостью дополнительной емкости, а выход с лмдкостной полостью закрепленной на патрубке рабочей емкости. .

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

ИМ Ч

РЕСПУБЛИК (19) (И) )(5)) С 01 М 25/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTMA (21) 3326806/18-25 (22) 05.08 . 81 (46) 15.07.83. Бюл. В 26 (72) Н.С.Гриненко, Л.A.Ищенко, В.А.Пестряков, В.Ф.Рева и В.И.-Савельев ° (71) Физико-технический институт низких температур AH Украинской ССР (53) 536.6(088.8) (56,) 1. Авторское свидетель ство

СССР Р 670864, кл.G 01 И 25/00,1978.

2. Кириченко t0.А. Установка для изучения кипения криогенных жидкостей в поле центробежных сил. Препринт

ФТИНТ, Харьков, 1976 .(прототип). (54)(57) 1. УСТАНОВКА ДЛЯ ИССЛЕДОВА-.

НИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ КРИОГЕННЫХ ХЛАДАГЕНТОВ В ПОЛЕ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ СИЛ, содержащая размещенную в вакуумированной -полости ротора рабочую емкость, газовая полость которой сообщается с дренажным трубопроводом, и осевой трубопровод подачи жидкого хладагента, о т л и = ч а ю щ а я с я тем, что, с целью исключения влияния теплопритоков по конструктивным элементам на результаты исследований, на оси вращения ротора установлена сообщающаяся с осевым трубопроводом подачи хладагеита дополнительная емкость, снабженная осевым. дренажным трубопроводом и радиальным патрубком, вход которого сообщен с жидкостной полостью .дополнительной емкости, а выход — Pgc лждкостной полостью. закрепленной на патрубке рабочей емкости.

1029059

2. Установка по п. 1, о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что на дополнительной емкости посредством радиальных патрубков установлены симметрично относительно оси врацения по крайней мере две рабочие емкости, жидкостные полости которых соединены кольцеобразным трубопроводом.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при исследовании теплофизи- ческих параметров криогенных хладагентов в поле центробежных сил, в 5 частности в роторах электрических машин, охлаждаемых криогенными жидкостями.

Известна установка для исследова- .. ния теплообмена при движении крис- )0 генных жидкостей или газав в каналах в поле центробежных сил, содержацая

Разъемный ротор, в вакуумированной полости которого установлены экспериментальные каналы„ сообщающиеся с раздаточным коллектором, снаб женным осевым дренажным трубопрово-. дом (1).

Недостатком этого Устройства является влияние на результаты исследований отсутствия разделения потоков паров хладагента экспериментальных каналов и раздаточного коллектора.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для изучения кипения жидкостей в поле центробежных сил.

Устройство содержит установленную в вакуумированной полости ротора рабочую емкость, газовая полость которой сообщается с дрейажным трубопроводом, и осевой трубопровод подачи жидкого хладагента 2 .

Недостатком этой установки является наличие теплопритоков к рабочему сосуду по горловине, вызываюцему за короткое время испарение криогенной жидкости, что делает необходимым частый долив жидкости непосредственно в рабочую емкость во время проведения эксперимента и неблагоприятно сказывается на качестве и результатах исследований.

Цель изобретения — исключение влияния теплопритоков по конструк- 45 тивным элементам на результаты исследований, а также расширение функциональных возможностей установки.

Поставленная цель достигается тем, что в установке, содержацей установ3. Установка по и. 1, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, дренажный трубопровод рабо.чей емкости содержит V-.îáðàçíûé участок, одно плечо которого размещено внутри вакуумированной полости

;ротора, а другое - снаружи. енную в вакуумированной полости роора рабочую емкость, газовая полость которой сообщается с дренажным трубопроводом, и осевой трубопровод подачи хладагента, дополнительно на оси врацения ротора установлена сообцающаяся с осевым трубопроводом подачи хладагента дополнительная емкость, снабженная осевым дренажным трубопроводом и радиальным патрубком, вход которого сообцен с жидкостной полостью дополнительной емкости, а выход - с жидкостной полостью, закрепленной на патрубке рабОчей емкости. При этом под жидкост-"

-ной полостью емкости понимается та

:часть ее обмена, которая предназначена для заполнения жидкой фазой хладагента.

Симметрично относительно оси вращения целесоЬбразно установить две или более рабочие емкости, закрепленные на дополнительной емкости посредством радиальных патрубков, жидкостные полости этих емкостей со единены между собой кольцеообраэным трубопроводом.

Кроме того, дренажный трубопровод каждой рабочей емкости может содержать Q -образный участок, одно плечо которого размещено внутри вакуумированной полости ротора, а второе— снаружи, Закрепление рабочей емкости с помощью радиального патрубка на дополнительной емкости позволяет блокировать теплоприток от силового корпуса к рабочей емкости, и тем самым увеличить время эксперимента без подзаливки жидкости в рабочую емкость °

Соединение радиальным патрубком жидкостных полостей рабочей и дополнительной емкостей позволяет отделить их газовые полости и организовать раздельный отвод потоков паров хладагента из рабочей и дополнительной емкости., и тем самым иск1029059 лючить влияние паров, попадающих в установку извне, Размещение симметрично относительно оси двух или более рабочих ем костей позволяет наряду с приданием конструкции осевой симметрии для устранения дисбаланса разместить резервный комплект датчиков, что повышает надежность экспериментов.

Соединение жидкостных полостей рабочих емкостей кольцеобразным трубопроводом устраняет возможный из-за различного уровня жидкости в рабочих емкостях дисбаланс.

Наличие у дренажного трубопроводаМ -образного участка позволяет .расширить функциональные возможности установки, поскольку за счет термосифонного эффекта возможно понижение давления в газовой полости рабочего сосуда.

На чертеже схематически изображена предлагаемая установка, общий вид, ° разрез .

Установка содержит установленный в подшипниковых опорах 1 и 2 ротор 3, приводимый во вращение через шкив

4 электродвигателя постоянного тока (не показан). Для удобства монтажа стойки 5 с датчиками 6 температуры, размещенных в жидкостной полости рабочей емкости 7, ротор у правого торца выполнен разъемным в вертикальной плоскости. Торцовая крышка

8 с обечайкой 9 ротора соединяется с помощью фланцевого соединения.

Внутренняя полость 10 ротора периодически вакуумируется через клапан 11, Рабочая емкость 7 закреплена на радиальном патрубке 12, жестко связанном с дополнительной емкостью 13.

Дополнительная емкость. 13 с одной стороны связана с обечайкой 9 через тепломеханический мост 14, часть которого выполнена в виде стеклопластиковых дисков, а часть — в виде неподвижного подшипникового узла

С другой стороны дополнительная емкость 13 с помощью тонкостенных трубок 15 и 16 из нержавеющей стали крепится к полувалу 17 крышки 8. К тепломеханическим мостам 14 и 15 жестко подсоединен медный экран 18, который защищает рабочую емкость 7 от радиационного теплопритока со стороны обечайки 9 и крышки 8. Внутри трубки 15 по оси ротора размещен теплоизолированный трубопровод 19 подачи жидкого хладагента в дополнительную емкость 13. Внутренняя поверхность трубки 15 и наружная поверхность трубопровода 19 образуют кольцевой дренажный трубопровод 20, сообщающийся с газовой полостью 21 дополнительной емкости. Жидкостная полость 22 дополнительной емкости через входное отверстие 23 и выход5

Установка работает следующим образом.

Перед проведением исследований на установке вакуумируется полость

10 ротора 3, Затем ротор приводится во вращение и в дополнительную емкость 13 по трубопроводу 19 подается жидкий хладагент. Центробежными силами жидкость отбрасывается от оси дополнительной емкости к ее стенкам и при достижении ею уровня входного отверстия 23 радиального патрубка

12 поступает через выходное отверстие 24 патрубка в рабочий сосуд 7 °

Поступающая в рабочие сосуды жидкость благодаря кольцеобразному трубопроводу 30 равномерно заполняет все рабочие емкости. После заполнения жидкостной полости 25 рабочей ное отверстие 24 радиального патруб-. ка 12 соединяется с жидкостной полостью 25 рабочей емкости 7.

Выходное отверстие 24 патрубка 12 расположено на максимально возможном радиусе жидкостной полости 25 для обеспечения возможности отделения газовой полости 21 дополнитель.ной емкости от газовой полости 26 рабочей емкости. Входное отверстие

23 патрубка 12 расположено на радиусе, обеспечивающем необходимый

,"буферный" запас жидкого хладагента в .дополнительной емкости. Рабочая емкость 7 снабжена сообщающимися с газовой полостью 26 дренажным тру-" бопроводом 27. Одно плечо Ч -образного участка трубопровода 27 размещено внутри вакуумированной полости

10 ротора, а второе жестко закреплено на торцовой крышке 8, причем радиус, на котором соедийены оба плеча больше, чем радиус поверхнос-. ти хладагента в жидкостной полости

25 рабочей емкости. Через дренажный. трубопровод 27 на колодку электроразъема 28, установленного на крышке 8, введены измерительные цепи, что обеспечивает уменьшение теплопритока по ним за счет охлаждения поверхности жгута 29 отходящими па рами хладагента.

На дополнительнбй емкости симметрично установлена с помощью ра:диального патрубка аналогичная рабочая емкость сдатчиками температуры, снабженная дренажным трубопроводом и окруженная теплорадиационным экраном. Для выравнивания уровней жидкости в этих рабочих сосудах их жидкостные полости соединены с помощью кольцеобразного трубопровода 30. Газовые полости рабочих емкостей сообщаются с собственными системами измерения расхода через соответствующие дренажные каналы, которые в свою очередь отделены от дренажного трубопровода 20.

1029059

Составитель В. Зайченко

Техред A,дч Корректор A.Áoíÿ

Редактор A. Химчук

» «» «» «» «» «» «й »«

Заказ 4966/41 Тираж 873 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 емкости уменьшается подача хладагента, и производится подпитка хладаген. та только для компенсации теплопритока к дополнительной емкости 13.

Некоторое время проводится стабилизация теплового режима установки, а затем с помощью датчиков температуры

;и систем измерительного комплекса

1(не показаны) производятся необходимые измерения.

Отходящие по дренажному трубо- 10 проводу 20 пары из газовой полости

21 дополнительной емкости 13 охлаждают тепловой мост 15, уменьшая теплоприток к дополнительной емкости и охлаждая за счет тенлопроводности радиационные экраны, контактирующие с трубкой 15 . Пары хладагента из газовой полости рабочей, емкости 26 поступают по дренажному трубопроводу 27 на систему измереяия О расхода. На участке дренажного трубопровода, размещенного в вакуумированной полости 10 ротора, нагрев паров незначителен, в то время как на участке, расположенном снаружи, нагрев велик и .температура отходящих газов в:конце радиального участка может достигать величины близкой к комнатной. За счет разности давлений столбов газов в ветвях -образного участка дренажного трубопровода создается термосифонный эффект, а в связи с тем, что газовая полость 26 рабочей емкости отделена от газовой полости 21 дополнительной емкости, над поверхностью жидкости в рабочем сосуде может быть достигнуто давление ниже атмосферного.

Во второй рабочей емкости проис- ходят аналогичные процессы. При этом с целью повьааения достоверности информации о результатах измерения потоки газов из рабочей емкости направляются на отдельные системы измерения расходов.

В предлагаемой установке полностью исключен теплоприток к рабочей емкости по конструктивным элементам силового корпуса. Это достигается эа счет крепления рабочих емкостей к дополнительной, которая в установившемся режиме работы частично заполнена жидким хладагентом и блокирует . внешние теплопритоки. В итоге существенно повышается точность и повторяемость получаемых результатов, не требуется многократное дублирование экспериментов, уменьшается расход хладагентов. Одновременно обеспечена возможность понижения давления газа над жидким хлад агентом в рабочие емкости, что расширяет диапазон экспериментов, которые могут быть проведены на этой установке.