Установка для исследования процессов истечения теплоносителя

 

« 0 5565ОЗ

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистис4еских

Республик (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 19.06.74 (21) 2037804/25 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 30.04.77. бюллетень № 16

Дата опубликования описания 29.06.77 (51) М. Кл. - G 21С 15/02

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытии (53) УДК 621.03с).566.2 (088.8) (72) Авторы изобретения

А. Л. Симонян, В. A. Шиянов и А, И. Баландин, (71) Заявитель (54) УСТАНОВКА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ

ИСТЕЧЕНИЯ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ

Изобретение относится к устройствам для проведения испытаний и, в частности, может быть использовано для исследования процессов истечения теплоносителя при разрыве трубопроводов, например, в трактах циркуляции ядерных реакторов.

Известно устройство, позволяющее соединять трубы с различным термическим коэффициентом расширения и при сохранении их соосности. Однако такое соединение не обеспечивает гладкости в месте перехода от одной трубы к другой, что приводит к дополнительному возмущению потока жидкости на участке соединения труб (11.

Известны установки для исследования процессов истечения теплоносителя, содержащие источник его подготовки, канал истечения и емкость сброса. Эти элементы установки объединены трубопроводами, имеющими П-образные, лирообразные, линзовые и другие компенсаторы температурных расширений (удлинений) .

Недостаток известной конструкции заключается в том, что канал истечения имеет ограниченную длину и не прямолинейные участки и соединение трубопроводов, которое не обеспечивает возможности получения в нем полных фазовых превращений среды при ее истечении (2).

Цель изобретения заключается в обеспечении возможности получения полных фазовых превращений теплоносителя непосредственно в канале истечения за счет увеличения его длины и при сохранении его прямо. линейности.

Поставленная цель достигается тем, что трубопровод между каналом истечения и емкостью сброса проложен через подвижное уплотнение, закреплен на подвижной опоре и

10 связан с силовым устройством, передающим на канал истечения усилие растяжения, например, с подвижным элементом гидроцилиндра, к которому подвешен груз, причем рабочая полость гидроцилиндра соединена трубо15 проводом с емкостью сброса; вес груза, подвешенного к подвижному элементу гидроцилиндра, равен или превышает силы сопротивления перемещению трубопровода в уплотнении, узлах подвижной опоры, и гидроцилинд20 ра; трубопровод, соединяющий канал истечения с емкостью сброса и закрепленный на подвижной опоре, связан со штоком поршня гидроцилиндра с надпоршневой стороны, причем корпус гидроцилиндра установлен не25 подвижно; отношение площади поперечного сечения стенки трубы в месте ее прохождения через уплотнение к площади поршня гидроцилиндра меньше единицы.

На фиг. 1 схематически изображен общий

30 вид установки для исследования процессов

556503 истечения теплоносителя; на фпг. 2 — часть установки с трубопроводом, проходящим в емкость сброса через подвижное уплотнение (в частности, сальниковое), закрепленным на подвижной опоре и соединенным с силовым компенсирующим устройством.

Установка содержит источник подготовки теплоносителя 1, канал истечения 2 и емкость сброса 3. Источник подготовки теплоносителя соединен с каналом истечения трубопроводом 4 через быстродействующий клапан 5; трубопроводом 6, который закреплен на подвижной опоре 7 и связан с силовым компенсирующим устройством, канал истечения соединен через быстродействующие клапаны 8 с емкостью сброса, куда он проложен через подвижное уплотнение 9. Внутри емкости сброса трубопровод может быть подключен к коллектору 10, опирающемуся на подвижные опоры 11. Силовое компенсирующее устройство представляет собой гидроцилиндр 12, рабочая полость 13 которого соединена трубопроводом 14 через промежуточную емкость

15 с паровым объемом емкости сброса 3. К подвижному элементу гидроцилиндра, которым может быть его корпус 16 или поршень

17, подвешен груз 18, причем его вес превышает усилие сопротивления перемещению трубопровода при его температурных удлинениях в подвижном уплотнении, узлах подвижной опоры и гидроцилиндра. B источнике подготовки теплоносителя для возможности получения среды нужных параметров установлены электронагреватели 19 и устройства для охлаждения 20. В аварийной системе установки предусмотрена предохранительная арматура 21. Для подвода дистиллата или пара в источник подготовки теплоносителя установка содержит трубопровод 22, от которого может быть отведена магистраль 23 к каналу истечения для его предварительного разогрева, а для отвода среды из емкости сброса — трубопровод 24. Для подачи сжатого газа и создания давления в источнике подготовки теплоносителя установка имеет трубопровод 25.

Установка работает следующим образом.

В источник подготовки теплоносителя 1 по трубопроводу 22 подается дистиллат, а затем пар, который, конденсируясь, создает необходимый объем среды, ее температуру и давление. Более точная регулировка параметров теплоносителя осуществляется с помощью электроподогревателей 19, холодильника 20 и сжатого газа, подаваемого по трубопроводу

25. При превышении максимального значения параметров срабатывают предохранительные клапаны 21 и избыток пара выбрасывается в атмосферу. Емкость сброса 3 по трубопроводу 24 заполняется водой до требуемого объема. При необходимости перед началом эксперимента по магистрали 23 в канал истечения 2 для его разогрева подается пар. Происходящие температурные расширения при разогреве канала истечения 2, а также трубопроводов 4 и 6 компенсируются грузом 18, ко5

60 гл торый гибкой передачей связан с подвижной опорой 7, где закреплен трубопровод 6, Вес груза 18, превышает усилие сопротивления перемещению трубопровода 6 в подвижном уплотнении 9, узлах подвижной опоры 7 и гидроцилиндра 12. Канал истечения 2 вследствие этого не подвергается продольному изгибу, а находится постоянно в состоянии растяжения. Трубопровод 6 при перемещении в подвижном уплотнении 9, например, в сальнике внутри емкости сброса 3 свободно скользит на опорах 11. Силовое устройство, передающее на канал истечения 2 усилие растяжения, может быть выполнено не только в виде груза или груза в сочетании с гидроцилиндром, но также в виде пружинных, рычажных, червячных, зубчатых, винтовых или любых других известных механизмов. Для осуществления эксперимента открываются быстродействующие клапаны 5 и 8, имитирующие разрыв трубопровода, и теплоноситель устремляется через канал истечения 2, трубопроводы 4 и 6, коллектор 10 в емкость сброса 3. Исследование процесса истечения теплоносителя в канале 2 осуществляется известными средствами. При входе потока среды в емкость сброса 3 в последней повышается давление, которое воздействует на трубопровод

6, стремясь переместить его в подвижном уплотнении 9 в направлении канала истечения

2. Усилие сжатия (продольный изгиб) в канале истечения 2 исключается за счет гидроцилиндра, рабочая полость 13 которого соединена через заполненную жидкостью промежуточную емкость 15 с паровой полостью емкости сброса 3. Подвижный элемент гидроцилиндра (им может быть или поршень 17 или корпус 16), связанный гибкой передачей подвижной опорой 7 и закрепленным на ней трубопроводом 6, под воздействием давления в емкости сброса 3 развивает усилие, противоположное по направлению усилию, дейст.вующему в емкости .сброса 3 на площадь поперечного сечения стенки трубы 6. Так как площадь поршня 17 превышает площадь поперечного сечения стенки трубопровода 6, то усилие, развиваемое гидроцилиндром, будет больше усилия, передаваемого на трубопровод 6 из емкости, сброса 3 и, следовательно, канал истечения 2 и;в этом состоянии работы установки не будет испытывать напряжений сжатия, приводящих к продольному изгибу, а по-прежнему будет под действием растягивающих сил.

Исключение в канале истечения усилий сжатия, как следствие продольного изгиба при температурных удлинениях системы за счет размещения соединяющего его с емкостью сброса трубопровода на подвижной опоре, которая соединена гибкой связью с гидроцилиндром и подвешенным к его движущемуся элементу грузом, дает возможность выполнить канал истечения любой необходимой длины и сколь угодно малого диаметра, чего нельзя было достичь,в известных установках.

556503

Это позволяет проводить исследования процессов истечения теплоносителя при его полных фазовых превращениях, в то время как во всех известных установках поток среды исследовался только при его метастабильном состоянии в канале истечения.

Конструкция обеспечивает возмо>кность установить закономерность истечения вскипающей воды, например, во время аварий на атомных электростанциях при разрыве трубопроводов. Это, в свою очередь, позволит учесть при проектировании неизвестные ранее явления и создать для предотвращения тяжелых последствий надежные противоаварийные системы.

Формул а изо бр етсния

1. Установка для исследования процессов истечения теплоносителя, содер>кащая емкость с теплоносителем, канал истечения и емкость сброса теплоносителя, соединенные трубопроводом, имеющим компенсатор термических расгцирений, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения возмо>кности получения полных фазовых превращений теплоносителя непосредственно в канале истечения за счет увеличения его длины нри сохранении прямолинейности, трубопровод между каналом истечения и емкостью сброса проложен через подвижное уплотнение, закреплен на

6 подви>кной опоре и связан с силовым устройством, передающим на канал истечения усилнс растяжения, например, с подви>кным элементом гидроннлиндра, к которому подвешен груз, причем рабочая полость гидроцилиндра, соединена с емкостью сброса.

2. Установка по п. l, or л и ч а ю щ а я с я тем, что вес груза, подвешенно-,о к подви>кно. му элементу гидроцилиндра, равен или превышает силы сопротивления перемещению трубопровода в уплотнении, узлах подвижной опоры и гидроцилиндра.

3. Установка по пп. 1 и 2, отл и ч а юща я. ся тем, что трубопровод, соединяющий канал истечения с емкостью сброса и закрепленный на подвижной опоре, связан со штоком поршня гндроцилиндра с надпоршневой стороны, причем корпус гидроцилиндра установлен неподви>кно.

4. Установка по пп. 1 — 3, о т л н ч а ю щ а яся тем, что отношение площади поперечного сечения стенки трубы в месте ее прохо>кдения через уплотнение к площади поршня гидроцилиндра меньше единицьь

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент Франции Ме 1334631, кл. G 21С, 1964.

2. Мальцев Б. К. н др. «Экспериментальное исследование истечения насыщенной и недогретой воды при высоких давлениях», «Теплоэнергетика», Ко 6, 1972, с. 61 — 62.

556503

Составитель E. Аликин

Техред 3. Тарасова

Редактор Н. Коляда

Корректор А. Степанова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1121/12 Изд. № 421 Тираж 560 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитега Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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