Способ ускоренных испытаний тепловой трубы

 

Использование: в опытном и серийном производстве тепловых труб из сталей. Сущность изобретения: предварительно в полость тепловой трубы вводят неконденсирующийся газ. Затем в стационарном режиме измеряют профиль температур вдоль поверхности трубы. Полученный результат сравнивают с эталонным. Количество m газа выбирают равным m 1,14 г1 6 S 5 V-6dnpnr г0 и m 6,77 r° 4S 3 1 „0.4 1012t-463 Г d при Г Г0 , где Г0 1,44 начальное время работы; гресурс работы: S - площадь внутренней поверхности тепловой трубы; t - температура пара адиабатной зоны тепловой трубы в стационарном режиме; d - толщина стенки тепловой трубы. Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sr)s F 2B О

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4770118/06 (22) 24.10.89 (46) 07.07.92, Бюл. N 25 (71) Киевский политехнический институт им, 50-летия Великой Октябрьской социалистический революции (72) А.И,Руденко, А,П,Нищик и А.Н.Гершуни (53) 621,565.58 (088,8) (56) Гиль В.B., Минкович Е,Н. и Шнырев А.Д.

К .вопросу газовыделения при длительной работе тепловых труб. — Инженерно-физический журнал, 1976, т. XXXI, N 4, с. 594-600.

Бейкер. Оп редел ение дол го времен н ых характеристик тепловой трубы по результатам ускоренных испытаний. — Ракетная техника и космонавтика, 1973, т. lt, Иг 9. с.

157-159.

Кошелева Г,В, и Кухарский М.П, Ускоренные ресурсные испытания тепловых труб из конструкционных сталей. — Электротехническая промышленность. Серия Электрические машины, 1978, вып. 7(89), с, 17-19.

Изобретение относится к методам испытаний тепловых труб и может быть использовано в опытном и серийном производстве тепловых труб из сталей, в том числе нержавеющих и конструкционных.

Известен способ определения ресурсоспособности тепловых труб, включающий расчет количеСтва выделяющихся неконденсирующихся газов на основе предложенкой модели.

Однако данный способ требует дополнительного определения значительного числа параметров, входящих в расчетное соотношение, и не может использоваться в

SU 1746189 А1 (54) СПОСОБ УСКОРЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ

ТЕПЛОВОЙ ТРУБЫ (57) Использование: в опытном и серийном производстве тепловых труб из сталей, Сущность изобретения: предварительно в полость тепловой трубы вводят неконденсирующийся газ, Затем в стационарном режиме измеряют профиль температур вдоль поверхности трубы. Полученный результат сравнивают с эталонным. Количество m газа выбирают равным m = 1,14 10 т

-24 1,6

S г d приг < т, u m = 6.77 10 16 то 4S

t упри т)т,,где т,=1,44 10 t начальное время работы; r- ресурс работы;

S — площадь внутренней поверхности тепловой трубы; t — температура пара адиабатной зоны тепловой трубы в стационарном режиме;.d — толщина стенки тепловой трубы. технологическом процессе изготовления тепловых труб.

Известен также способ определения долговременных характеристик тепловой трубы, включающий повышение температуры при испытаниях выше эксплуатационной, периодическое измерение количества выделившегося неконденсирующего газа (водорода) и прогнозирование количества выделяющегося водорода на основе модели

Аррениуса.

Однако данный способ, определяющий возможность использования в тепловых трубах иэ стали в качестве теплоносителя воды — наиболее эффективного теплоноси1746189 теля в ниэкотемпературном диапазоне, не позволяет определить срок службы тепловых труб с минимальными затратами времени и трудоемкости при высокой степени достоверности. Для периодического контроля количества выделившегося водорода необходимо подвергать испытаниям большое количество тепловых труб с поочередным вскрытием их через определенные промежутки, что требует значительных затрат времени и труда. Расчет количества выделившегося водорода по модели Аррениуса не позволяет получить достаточно высокую точность прогноза, так как имеющиеся данные по значениям энергии активации коррозионного процесса для марок сталей, применяемых в технологии тепловых труб, ограничены и противоречивы, Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ ускоренных ресурсных испытаний тепловой трубы из стали, включающий измерение профиля температур вдоль ее поверхности„

Данный способ производителен, т.к. операции вскрытия тепловых труб и контроль количества выделившегося водорода заменены измерением профиля температур, что дает исчерпывающую информацию для принятия решения о целесообразности их дальнейшей эксплуатации. Время наработки сокращено в 6-10 раз за счет увеличения на 30-50 С температуры тепловых труб при испытаниях, Некоторое снижение трудоемкости способа обеспечено за счет сокращения количества тепловых труб, Оценка количества газа, выделяющегося в результате коррозионного процесса между стальной оболочкой и водой, также осуществляется на основе модели Аррениуса.

Однако данный способ ускоренных ресурсных испытаний также требует значительных временных и трудовых затрат, поскольку время испытаний исчисляется от одного до нескольких тысяч или десятков тысяч часов, а количество испытуемых тепловых труб значительное, Использование модели Аррениуса для оценки количества выделившегося газа встречает существенные трудности из-за ограниченности и противоречивости данных по энергии активации и постоянной соответствующего уравнения, значения которых необходимы для расчетов., Целью изобретения является сокращение времени испытаний и снижение трудоемкости.

Укаэанная цель достигается за счет того, что в способе ускоренных ресурсных испытаний предварительно в полость теплавой трубы вводят неконденсирующийся газ в количестве, равном п1 =1 14 1024 1 б S 5 t"t d (1) прит т,, и в количестве

m 6,77 10 то S t d (2) приг >т,, где то = 1,44 10 t — начальное время

12 -463 работы; т — ресурс работы;

S — площадь внутренней поверхности тепловой трубы;

d — толщина стенки тепловой трубы; т — температура парэ (адиабатной эоны) тепловой трубы в стационарном режиме.

Наличие начального времени интервала то объясняется неравномерным характером процесса газовыделения, вследствие кото20 рого в начальный период эксплуатации тепловых труб наблюдается более интенсивное выделение неконденсирующегося газа, которое затем постепенно стабилизируется.

Количество неконденсирующегося газа m измеряется в кг при измерении начального времени работы (ресурса) to (t), ч, площади внутренней поверхности тепловой трубы S, м, толщины стенки тепловой трубы d, мм, температуры пара (адиабатной эоны) тепло30 вой трубы в стационарном режиме t, С.

Предварительное введение в тепловую трубу неконденсирующего газа в количестве, соответствующем предлагаемому ресурсу работы при заданной температуре, 35 позволяет: сократить время испытаний до времени, равного времени установления стационарного режима работы тепловой трубы при заданной тепловой нагрузке, что в зависимости от массы тепловой трубы со40 ставляет от нескольких минут до нескольких десятков минут, т,е. отпадает необходимость в наработке предполагаемого ресурса для определения по профилю температур количества выделившегося неконденсирую45 щегося газа, уменьшить трудоемкость испытаний, т,к. резко сокращается требуемое количество испытуемых тепловых труб вплоть до одной и соответственно уменьшается стоимость материалов и оборудования, 50 а также уменьшаются эксплуатационные расходы за счет уменьшения количества тепловых труб и времени испытаний. Согласно приведенным причинам данный способ является более эффективным по

55 сравнению с прототипом, Соответственно результатам сравнительного анализа в отличие от способа-прототипа в предлагаемом способе перед измерением профиля температур в тепловую трубу вводят неконденсирующийся газ

1746189 в количестве, вычисленном по полученным при изучении закономерностей газовыделения в течение длительных ресурсных испытаний зависимостям, которое бы выделилось в течение предполагаемого ресурса работы при заданной температуре, площадь внутренней поверхности и толщине стенки тепловой трубы, а испытания ведут до установления стационарного температурного режима. Таким образом, способ отвечает критерию новизны.

Составитель А.Руденко

Редактор M.Ñòðåëüíèêîâà Техред М.Моргентал Корректор А.Осэуленко

Заказ 2386 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Отличительные признаки заявляемого способа являются существенными, т.к, они необходимы и достаточны для достижения цели изобретения, Как показывает сравнительный анализ заявляемого решения с прототипом и другими техническими решениями в данной области и смежных областях, сходные признаки по отношению к существенным отличительным признакам заявляемого способа не выявлены, т.е. заявляемое решение соответствует критерию "существенные отличия".

При реализации способа берут тепловую трубу и вводят в нее неконденсирующийся газ любым известным способом, например через заllðàвочíblé LUòåнгель, вентиль и.др., в количестве. которое бы выделилось при предлагаемом ресурсе работы при заданной температуре (температура пара или температура адиабатной зоны), площади внутренней поверхности и толщине стенки тепловой трубы. Далее устанавливаются стационарный режим работы тепловой трубы при подводе к ее зоне испарения фиксированного теплового потока, например, омическим нагревателем. Затем измеряют профиль температур вдоль поверхности тепловой трубы. По полученному профилю температур и сравнению его с эталонным определяют, какая часть зоны конденсации блокирована неконденсирующимся газом и не участвует в теплообмене. На основании анализа данных измерений принимают обоснованное решение о целесообразности дальнейшего использования тепловой тру. бы.

Введение перед измерением профиля температур в тепловую трубу неконденсиру5 ющегося газа в количестве, которое бы выделилось при предлагаемом ресурсе работы при заданной температуре, площади внутренней поверхности и толщине стенки тепловой трубы, позволяет наладить вы10 сокопроизводительный зкономический процесс ускоренных испытаний тепловых труб из стали с водой в качестве телпоносителя. Сокращение времени испытаний и снижение их трудоемкости позволяет обес15 печить высокую надежность и стабильность характеристик получаемых тепловых труб, т.е. повысить их качество, Благодаря указанным причинам, заявляемый способ обеспечивает по сравнению с прототипом не менее

20 чем в 100-5000 раз большую производительность и в 50-100 раз более низкую трудоемкость.

Формула изобретения

Способ ускоренных испытаний тепло25 вой трубы с адиабатной зоной путем измерения профиля температур вдоль ее поверхности в стационарном режиме и сравнения его с эталонным, о т л и ч а ю щи йс я тем, что, с целью сокращения времени

30 испытаний и снижения трудоемкости, предварительно в полость тепловой трубы вводят неконденсирующийся газ в количестве, равном

П1 = 1,14 1024 T1,6 S 5,1t1,6 д при г (г„ и в количестве

= 6,77 10 16 о,4 S-э,1 t04 д при т > го, 40 где г = 1,44 10 t — начальное время

12 -4,63 работы; г — ресурс работы;

S — площадь внутренней поверхности тепловой трубы;

45 d — толщина стенки тепловой трубы;

t — температура пара адиабатной эоны тепловой трубы в стационарном режиме.