Способ определения расхода жидкости в паровом ядре двухфазного потока теплоносителя

 

Изобретение относится к технической физике, может быть использо:ванб при опрелелеиий распределения жидкости между ядром потока и пристенной пленкой, преимущественно в области дисперсно-кольцевого режима течения, для определения структуры, двухфазного потока в каналах. Изобретение позволяет расширить функциональные возможности за счет обеспечения возможности определения расхода жидкости в пристеночной пленке теплоносителя . В заданном сечении по длине канала создают адиабатический участок длиной , где d - диаметр канала, увеличивают обогреваемую длину канала на величину адиабатического участка, определяют критическую мощность канала с адиабатическим участком и без него, соответствующую моменту наступления кризиса теплоот дачи, и по приведенной расчетной зависимости определяют расход жидкости в пристеночной пленке. 1 ил. у

СОСЗ СОВЕТСКИХ

COlNAËÈÑÒÈ×ЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 01 K 17/06. ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ и двторСНом СвидеткльСтВм

ГОСУДАРСТВЕННЬ1Й КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (М) 23.05.91. Бюл. h 19 (21) 4616050/1О (22) 05.12.88 (72) Э.А.Болтенко и Ю.А.Смирнов (53) 536.6(088.8) . (56) Болтенко 3.А., Пометько P .Ñ., Песков О.Л. и Пашичев В.В. Препринт фЭИ-84, Обнинск, 1978.

Хьюитт Д. и Холл-Тейлор Н. Кольцевые двухфазные течения. М.: Энергия, 1974, с. 336. (gl) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСХОДА НИД"

КОСТИ В ПАРОВОМ ЯДРЕ ДВУХФАЗНОГО ПОТОКА ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ

{ 7) Изобретение относится к технической физике, может быть использо:вань при определении распределения жидкости между ядром потока и .пристенной пленкой, преимущественно в обИзобретение относится к технической физике и может быть использовано при исследовании двухфазных потоков, в частности, при определении распре" деления жидкости между ядром потока и пристенной пленкой преимущественно в области дисперсно-кольцевого режима течения.

Целью изобретения является расширение возможностей способа за счет определения расхода (количества) жидкости в пристенной пленке.

На чертеже представлена принципи"

Р альная схема осуществления способа. . Схема включает парогенерирующий ., канал 1, нагрев теплоносителя в кото" ром осуществляется за счет тепла, выделяемого в стенке канала при не-

„„SU„„1586381 А 1

2 ласти дисперсно-кольцевого режима течения, для определения структуры двухфазного потока в каналах. Изобретение позволяет расширить функциональные возможности эа счет обеспечения воэможности определения расхода жидкости в пристеночной пленке теплоносителя. В заданном сечении по длине канала создают адиабатический участок длиной ) 100Й, räå d - диаметр канала, увеличивают обогреваемую длину канала на величину адиабатичес" кого участка, определяют критическую мощность канала с адиабатическим участком и без него, соответствующую моменту наступления кризиса теплоот- а

ЦЪ дачи, и по приведенной расчетной зависимости определяют расход жидкости в пристеночной пленке. 1 ил. посредственном пропускании тока че" рез стенку трубы, токоподводы 2, с помощью которых подводится напряжение термопары 3 служат для фиксации кри- (© зиса теплоотдачи и приварены к наружной стенке трубы. Нунт 4 служит для создания адиабатического участка Q0 на канале и выполнен из медного шинопровода. Адиабатический участок создают также путем установки холо" дильника, при этом температуры стенки канала и температуры стенки канала в месте установки адиабатического участка должны быть равны. Последнее позволяет исключить выпадение капель из ядра потока, связанное с,их конденсацией. Измеряя критическую мощ-, ность канала без адиабатического

1586381 участка и при его наличии из уравнения баланса; можно определить массо«н)й расход жидкости в ядре и в пленке, т.е. Определить структуру двухфазного потока.

Действительно, составим два балансовых уравнения: для сечения конца адиабатического участка а - (1) и для сечения начала адиабатического участ- 1О ка i - (2) по направлению движения потока теплоносителя:

+ Сяб у

"кр

С, — Ь;

+ G, (2) 1

G nn

20 расход теплоносителя через канал; разность крИтических мощностей на канале с адиабатическим участком и без не- 2д го при равных обогреваемых длинах; массовые расходы пара на выходе из канала (сечение кризиса К) и на входе в адиабатический участок (сечение i), где С „ . = Go х„

f кр массовый расход жидкости в пленке на входе в адиабатический участок, массовый расход жидкости в ядре потока на входе в адиабатический участок, массовый расход жидкости, выпадающей за адиабатическим участком, т.е. от сечения выхода из адиабатического участка (сечение а) до сечения выхода из канала (сечение К), из ядра потока на пристенную пленку. выражение (2) в выражение образовав, получим где Г

))

1,!

G пл

Щ у

Г х,я

П ц

GÄ,Г,, I

Г. пл к

G) I

C ° я где i, i<„ — энтальпия теплоносителя на линии насыщения и энтальпия теплоносит еля на входе1

4О 11 - обогреваемый периметр канала, 1. - координата сечения на-! чала адиабатического участка, 45 q - плотность теплового потока.

Длина адиабатического участка выбирается из следующих соображений.

Для получения максимального приращения мощности Л N на канале с адиабатическим участком по сравнению с каналом без такового необходимо, чтобы на длине 1 выпало максимальное количество жидкости иэ ядра потока.

Это ВОзмОжнО В том случае кОгда на адиабатическом участке устанавливается гидродинамически равновесное состояние двухфазной смеси. Длина канала, при которой расход жидкости

Подставив (3) и пре

С я

)1И кр

Г

-х„) где х„ кр

II бакр н

à — — — G = Г. +

k . r ял

" массовое паросодержание на выходе из канала, соответствующее кризису теплоогдали, скры Täя тpïnoта парообраз вания.

Таким образом, из уравнения (3) можно определить расход жидкости в ядре потока с точностью до члена

Ся „, т.е. с точностью до коли-! а KP чества жидкости, выпадающей из ядра потока на стенку канала на участке от выхода из, адиабатического участка до выходного сечения канала, При определении структуры потока в канале в области паросодержаний х v х, где х - граничное паросодержание, определяемое из эксперимента, член

G „ вносит ошибку, равную 8

15/ от G . Следовательно, расход я жидкости я ядре потока определяется по формуле

С . = С (1 — х ) + 1 (4) Я кр

Для определения расхода жидкости в пленке в пристенных областях из уравнения (2) подстановкой в него выражения (4) получим

))

Массовый расход пара Г ) в сечении определяется иэ уравнения баланса с;

Л I ЦС11 G .(1 1 ) (6)

) 5

15 в пленке становится равным равновесному, составляет й100d независимо от условия ввода фаэ, d — гидравлический диаметр канала. Таким образом, при проведении измерений следует 1

0 выбирать ра вным у 100d.

Способ осуществляется следующим обра 3 ом.

Создается адиабатический участок на канале. Далее, добавляют длину обогреваемой части канала на 1 и длину адиабатического участка и измеряют критическую мощность канала с адиабатическим участком. Критическую мощность определяют путем измерения температуры стенки канала при ступенчатом изменении подводимой электри-, ческой мощности. Определяется критическая мощность на канале без адиаба тического участка. Находится приращение мощности для канала с участком и без него и по формулам (4) и (5) .определяется расход жидкости. Перемещая адиабатический ™часток по длине канала и повторяя весь цикл измерений, удается определять структуру потока по длине канала.

С помощью данного способа определяли структуру двухфазного потока в трубе, выполненной иэ стали Х18Н9Т, внутренним диаметром 10,75 мм и длиной 6 м. Обогрев производился непос. редственным пропусканием тока через . стенку канала. Массовая скорость составляла 2000 кг/см ° с, давление, 7,0 ИПа, температура воды на входе о

240 С..Эксперименты показали, что данный способ позволяет определять

86381

6 расходные составляющие двухфазного потока в области дисперсно-кольцевого режима течения в диапазоне давлений 5-14,0 МПа, массовых скоростей

500-3000 кг/см с, тепловых потоков

0,5-2,5 МВт/м

Формула и зобретения

Способ определения расхода жидкос- . ти в паровом ядре двухфазного потока теплоносителя в области дисперснокольцевого режима течения, заключающийся в подводе тепла к стенке канала с одновременным измерением ее температуры, измерении расхода тепло носителя, определении критической мощности канала, соответствующей мо20 менту наступления кризиса теплоотдачи, с последующим расчетом расхода жидкости в паровом ядре двухфазного потока, отличающийся тем, что, с целью расширения функци".

25 ональных воэможностей за счет обеспечения возможности определения расхода жидкости в пристеночной пленке теплоносителя, на стенке канала в заданном сечении по длине создают

ЗО адиабатический участок длиной

> 100d, где d - диаметр канала, увеличивают обогреваемую длину канала на величину адиабатического участка, определяют критическую мощность ка35 нала с адиабатическим участком сооТ

У ветствующую моменту наступления кризиса теплоотдачи, и по измереНным величинам определяют расход жидкости в пристеночной пленке теплоносителя.