Напорная камера



Напорная камера
Напорная камера
Напорная камера

 


Владельцы патента RU 2525857:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный центр Российской Федерации-Физико-энергетический институт имени А.И. Лейпуновского" (RU)

Изобретение относится к теплотехнике. Напорная камера (4) содержит цилиндрический корпус (3) с днищем (2), цилиндрическую обечайку (8) и решетку (6). Цилиндрическая обечайка (8) установлена коаксиально корпусу (3) и разделяет его полость на сообщенные между собой центральный отводящий (7) и боковой кольцевой подводящий (1) каналы. Решетка (6) размещена в центральном отводящем канале (7). Коэффициент пористости решетки (6) соответствует диапазону от 0,05 до 0,7. Для напорной камеры (4) даны соотношения, учитывающие, во-первых, взаимосвязь максимального радиуса перфорированной части решетки (6), высоты напорной камеры (4), наружного радиуса цилиндрической обечайки (8), высоты входа в напорную камеру (4) и внутреннего радиуса корпуса (3), во-вторых, взаимосвязь высоты напорной камеры (4), наружного радиуса цилиндрической обечайки (8), высоты входа в напорную камеру (4) и внутреннего радиуса корпуса (3), в-третьих, взаимосвязь высоты входа в напорную камеру (4), внутреннего радиуса корпуса (3), внутреннего и наружного радиусов цилиндрической обечайки (8), в-четвертых, взаимосвязь высоты напорной камеры (4) и высоты входа в нее и, в-пятых, высоты входа в напорную камеру (4), наружного радиуса цилиндрической обечайки (8) и внутреннего радиуса корпуса (3). Дано соотношение по выбору размеров проточной части напорной камеры (4). Технический результат - обеспечение оптимальной гидродинамики потока на выходе из напорной камеры (4). 1 ил.

 

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в энергетической, химической и других областях промышленности.

Известна напорная камера, содержащая корпус, внутри которого с зазором установлена обечайка, цилиндрическую кольцевую вставку, верхний торец которой примыкает в нижнему торцу обечайки, а нижний торец установлен с зазором по отношению к днищу, коаксиальные боковой опускной и центральный отводящий каналы, сообщенные между собой напорной камерой, вытеснитель, выполненный в виде цилиндра с крышкой, верхняя часть которого выведена в полость кольцевой вставки, установлена с зазором по отношению к ней и расположена ниже верхней части кольцевой вставки [Патент РФ на изобретение №2025799 «Ядерный реактор»; приоритет от 02.10.1990; зарегистрирован 30.12.1994].

Недостатком известного устройства является то, что в нем не предусмотрена возможность получения заданного профиля расхода (скорости) на выходе из напорной камеры за счет обеспечения соответствующего соотношения размеров напорной камеры и учета гидравлического сопротивления ее выходной части.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является напорная камера, содержащая корпус, внутри которого с зазором установлена обечайка, коаксиальные боковой опускной и центральный отводящий каналы, сообщенные между собой напорной камерой. Для напорной камеры представлено соотношение по оценке неравномерности распределения скорости на выходе из нее, учитывающее соотношение размеров напорной камеры и гидравлическое сопротивление ее выходной части [Кириллов П.Л., Юрьев Ю.С., Бобков В.П. Справочник по теплогидравлическим расчетам (ядерные реакторы, теплообменники, парогенераторы). М.: Энергоатомиздат, 1990. Стр.144-150].

Недостатком известного устройства является то, что характерное для него соотношение, учитывающее взаимосвязь гидродинамических характеристик потока в проточной части напорной камеры и соотношения ее размеров, получено для конструкции напорной камеры, в которой имеет место движение потока рабочей среды в канале между днищем и решеткой с раздачей расхода по пути в направлении от периферии напорной камеры к ее центру, и, соответственно, не может быть использовано для напорных камер с обратным поворотом потока со струйной схемой течения рабочей среды.

Технический результат состоит в создании напорной камеры с заданной гидравлической неравномерностью на выходе из нее.

Для исключения указанного недостатка в напорной камере, содержащей цилиндрический корпус с днищем, цилиндрическую обечайку, установленную коаксиально корпусу и разделяющую его полость на сообщенные между собой центральный отводящий и боковой кольцевой подводящий каналы, и решетку, размещенную в центральном отводящем канале, предлагается при коэффициенте пористости решетки, соответствующем диапазону от 0,05 до 0,7, при соотношениях размеров напорной камеры, учитывающих, во-первых, взаимосвязь максимального радиуса перфорированной части решетки, высоты напорной камеры, наружного радиуса цилиндрической обечайки, высоты входа в напорную камеру и внутреннего радиуса корпуса, во-вторых, взаимосвязь высоты напорной камеры, наружного радиуса цилиндрической обечайки, высоты входа в напорную камеру и внутреннего радиуса корпуса, в-третьих, взаимосвязь высоты входа в напорную камеру, внутреннего и наружного радиусов цилиндрической обечайки и внутреннего радиуса корпуса, в-четвертых, взаимосвязь высоты напорной камеры и высоты входа в нее и, в-пятых, высоты входа в напорную камеру, наружного радиуса цилиндрической обечайки и внутреннего радиуса корпуса, размеры проточной части напорной камеры выбирать с учетом гидродинамических характеристик ее проточной части по соотношению, учитывающему массовый расход рабочей среды в отверстии решетки, средний массовый расход рабочей среды в отверстиях решетки, полные потери напора на прокачку рабочей среды через решетку, среднюю плотность рабочей среды, среднюю скорость рабочей среды в отверстиях решетки, высоту напорной камеры, наружный радиус цилиндрической обечайки, высоту входной части напорной камеры, внутренний радиус корпуса, число отверстий в решетке, радиус отверстия решетки, текущий радиус решетки и максимальный радиус перфорированной части решетки.

Продольное осевое сечение одного из вариантов исполнения напорной камеры представлено на фигуре, на которой приняты следующие обозначения: 1 - боковой кольцевой подводящий канал; 2 - днище; 3 - корпус; 4 - напорная камера; 5 - отверстие решетки; 6 - решетка; 7 - центральный отводящий канал; 8 - цилиндрическая обечайка.

Напорная камера содержит цилиндрический корпус 3 с днищем 2, цилиндрическую обечайку 8 и решетку 6.

Цилиндрическая обечайка 8 установлена коаксиально корпусу 3 и разделяет его полость на сообщенные между собой центральный отводящий 7 и боковой кольцевой подводящий 1 каналы.

Решетка 6 размещена в центральном отводящем канале 7.

Коэффициент пористости решетки 6 соответствует диапазону от 0,05 до 0,7. Соотношения размеров напорной камеры 4 соответствуют следующим условиям:

где r1 - максимальный радиус перфорированной части решетки 6, м; H - высота напорной камеры 4, м; r3 - наружный радиус цилиндрической обечайки 8, м; h - высота входа в напорную камеру 4, м; r4 - внутренний радиус корпуса 3, м; r2 - внутренний радиус цилиндрической обечайки 8, м.

Размеры проточной части напорной камеры 4 выбирают с учетом гидродинамических характеристик ее проточной части по следующему соотношению

где М - массовый расход рабочей среды в отверстии 5 решетки 6, кг/с; M ¯ - средний массовый расход рабочей среды в отверстии 5 решетки 6, кг/с; ζ = 2 Δ P / ( p w ¯ 0 2 ) - коэффициент гидравлического сопротивления решетки; ΔP - полные потери напора на прокачку рабочей среды через решетку 6, Па; p ¯ - средняя плотность рабочей среды, кг/м3; w ¯ 0 - средняя скорость рабочей среды в отверстиях 5 решетки 6, м/с;

f ˜ = ( 0,21 H + 1,31 h 1 + 0,27 r 3 0,06 h ) 2    ( nr 0 2 ) 1 - относительная площадь поперечного сечения струи; H - высота напорной камеры (4), м;

h 1 = 2,58 r 3 + 0,55 h + ( 4,52 r 3 2 1,92 r 3 h + 2,13 r 4 2 + 0,2 h 2 ) 0,5 - высота струи рабочей среды во входной части напорной камеры 4, м; r3 - наружный радиус цилиндрической обечайки 8, м; h - высота входной части напорной камеры 4, м; r4 - внутренний радиус корпуса 3, м; n - число отверстий 5 в решетке 6; r0 - радиус отверстия 5 решетки 6, м; r - текущий радиус решетки 6, м; r1 - максимальный радиус перфорированной части решетки 6, м.

Использованные в соотношениях (1÷6) обозначения конструктивных элементов напорной камеры 4 представлены на фигуре.

Соотношения по определению гидродинамических неравномерностей на выходе из осесимметричной напорной камеры 4 разработаны с учетом закона сохранения массы в предположении о постоянстве теплофизических свойств рабочей среды и струйном характере ее течения.

При выводе расчетных соотношений приняты следующие предположения.

Движущаяся вдоль днища 2 плоская полузатопленная струя после поворота в центре напорной камеры 4 преобразуется в круглую затопленную струю.

При движении плоской полузатопленной струи вдоль днища 2 после участка стабилизации, кольцевой полузатопленной струи вдоль корпуса 3 и круглой затопленной струи в основном объеме напорной камеры 4 происходит увеличение площади их поперечного сечения, сопровождающееся уменьшением скорости рабочей среды в ней.

Угол одностороннего расширения полузатопленных струй составляет 12°.

При попадании струи на решетку 6 одна часть потока входит в отверстия 5 решетки 6, расположенные в месте встречи струи, другая растекается вдоль решетки 6 с изменением расхода по пути.

Соотношение (1) соответствует условию попадания внутренней боковой поверхности круглой затопленной струи на решетку 6, соотношение (2) - условию формирования падающей на решетку 6 круглой затопленной струи, а соотношение (5) - условию преобразования кольцевой полузатопленной струи в круглую затопленную струю в основном объеме напорной камеры 4 в результате обратного потока.

Течение рабочей среды в проточной части напорной камеры 4 осуществляется следующим образом.

Рабочая среда через боковой кольцевой подводящий канал 1 выходит в напорную камеру 4, изменяет в ней направление движения, попадает на решетку 6 и через ее отверстия 5 выходит в цилиндрический отводящий канал 7.

Пример конкретного выполнения напорной камеры

Напорная камера 4 имеет следующие соотношения размеров: H-h=0; r1/r4=0,87; r2/r4=0,95; r3/r4=0,97; h/r4=0,15; H/r4=0,15. Коэффициент пористости решетки 6 (ε) равен 0,10. При этом числа Рейнольдса в боковом кольцевом подводящем канале 1 и отверстии 5 решетки 6 равны соответственно 2,11·104 и 1,12·103, а коэффициент ζ=13,2. В результате сопоставления результатов расчета по соотношению (6) с опытными данными, полученными для напорной камеры 4, отвечающей условиям (1)÷(5), установлено, что отличие расходов М не превышает ±10%.

Напорная камера, содержащая цилиндрический корпус с днищем, цилиндрическую обечайку, установленную коаксиально корпусу и разделяющую его полость на сообщенные между собой центральный отводящий и боковой кольцевой подводящий каналы, и решетку, размещенную в центральном отводящем канале, отличающаяся тем, что при коэффициенте пористости решетки, соответствующем диапазону от 0,02 до 0,7, и соотношениях размеров напорной камеры, соответствующих условиям:





где
r1 - максимальный радиус перфорированной части решетки, м;
H - высота напорной камеры, м;
r3 - наружный радиус цилиндрической обечайки, м;
h - высота входа в напорную камеру, м;
r4 - внутренний радиус корпуса, м;
r2 - внутренний радиус цилиндрической обечайки, м,
размеры проточной части напорной камеры выбирают с учетом гидродинамических характеристик ее проточной части по следующему соотношению

где
M - массовый расход рабочей среды в отверстии решетки, кг/с;
M ¯ - средний массовый расход рабочей среды в отверстиях решетки, кг/с;
ζ = 2 Δ P / ( p w ¯ 0 2 ) - коэффициент гидравлического сопротивления решетки;
ΔP - полные потери напора на прокачку рабочей среды через решетку, Па;
p ¯ - средняя плотность рабочей среды, кг/м3;
w ¯ 0 - средняя скорость рабочей среды в отверстиях решетки, м/с;
f ˜ = ( 0,21 H + 1,31 h 1 + 0,27 r 3 0,06 h ) 2    ( nr 0 2 ) 1 - относительная площадь поперечного сечения струи;
H - высота напорной камеры, м;
h 1 = 2,58 r 3 + 0,55 h + ( 4,52 r 3 2 1,92 r 3 h + 2,13 r 4 2 + 0,2 h 2 ) 0,5 - высота струи
рабочей среды во входной части напорной камеры, м;
r3 - наружный радиус цилиндрической обечайки, м;
h - высота входной части напорной камеры, м;
r4 - внутренний радиус корпуса, м;
n - число отверстий в решетке;
r0 - радиус отверстия решетки, м;
r - текущий радиус решетки, м;
r1 - максимальный радиус перфорированной части решетки, м.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к конструкции канала технологического для размещения твэлов в активной зоне уран-графитового реактора и может быть использовано в атомной энергетической промышленности.

Изобретение относится к ядерной технике, а более конкретно, к корпусам каналов ядерных реакторов. .

Изобретение относится к атомной энергетике и может быть использовано в ядерных корпусных реакторах специального назначения, а именно в реакторах, в которых максимум энерговыделения наблюдается в периферийной части активной зоны (а.з.).

Изобретение относится к гидродинамике. Распределительная камера ограничена снаружи корпусом и днищем (3) и соединяет между собой два боковых подводящих канала (1) и центральный отводящий канал (7) через зазоры между днищем (3) и торцевыми частями внутренних стенок (2). Корпус образован двумя наружными стенками (5) и днищем (3). В поперечном сечении центрального отводящего канала (7) параллельно внутренним стенкам (2) с зазором по отношению друг к другу установлена система пластин (6), образующих каналы (4) для прохода рабочей среды. Боковые подводящие каналы (1) отделены от центрального отводящего канала (7) внутренними стенками (2), ориентированными вдоль наружных стенок (5). Наружные (5) и внутренние (2) стенки, днище (3) и система пластин (6) выполнены в виде установленных вертикально плоских пластин. Коэффициент пористости системы пластин (6) соответствует диапазону от 0,3 до 0,8. Для распределительной камеры даны соотношения, учитывающие взаимосвязи высоты распределительной камеры, высоты входа в нее, полуширины корпуса и полуширины наружной части центрального отводящего канала (7), полуширины наружной и внутренней частей центрального отводящего канала (7). Технический результат - расширение функциональных возможностей устройства при формировании гидродинамической неравномерности на выходе из распределительной камеры. 1 ил.

Изобретение относится к внутренним устройствам реактора с охлаждением водой под давлением. Реактор содержит цилиндрический корпус высокого давления (1) с присоединенными к нему входными патрубками; тепловыделяющие сборки, установленные внутри корпуса высокого давления (1); цилиндрическую корзину активной зоны (3), окружающую тепловыделяющие сборки и образующую кольцевую опускную камеру (6) между корзиной активной зоны (3) и внутренней поверхностью корпуса высокого давления (1); и радиальные опоры. Радиальные опоры представляют собой опоры, установленные под опускной камерой (6) на расстоянии друг от друга по окружности, в каждой из которых имеется сформированный внутри нее вертикальный канал для прохождения теплоносителя, с помощью которых осуществляется позиционирование корзины активной зоны (3) и корпуса высокого давления (1). Каждая радиальная опора, например, может иметь радиальную шпонку (21) с каналом для прохождения теплоносителя и элемент (40) со шпоночной канавкой. Технический результат - равномерность распределения потока теплоносителя по окружности. 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к водо-водяным реакторам. Реактор содержит корпус (11) реактора под давлением, цилиндрическую корзину (13) активной зоны, нижнюю опорную плиту (17) активной зоны и цилиндрическую проницаемую перегородку (31). Между внутренней боковой поверхностью корпуса (11) и цилиндрической корзиной (13) активной зоны образована опускная камера (14). В нижней опорной плите (17) активной зоны выполнено большое количество отверстий (80) для восходящего потока. Цилиндрическая проницаемая перегородка (31) разделяет нижнюю камеру (16) и нижнюю часть опускной камеры (14), и в ней выполнено большое число отверстий (83) для втекающего потока, которые служат каналами для прохождения потока из нижней части опускной камеры (14) в нижнюю камеру (16). Отверстия (83) для втекающего потока со стороны, на которую указанные отверстия для входящего потока выходят в нижнюю камеру (16), выполнены с наклоном вверх в направлении нижней камеры (16). Технический результат - повышение равномерности расхода теплоносителя в активной зоне. 4 н. и 9 з.п. ф-лы, 12 ил.
Наверх