Способ определения величины критического теплового потока

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ пщ 584202

Союз Советских

Социалистических

Республик (б1) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 15.12.75 (21) 2199527/18-10 с присоединением заявки № (51) М. Кл. G 01К 17/06

ГосУдаРственный комитет (23) Приоритт

Совета Министров СССР по делам изобретений н открытий (53) УДК 536.629.7 (088.8) (43) Опубликовано 15.12.77. Бюллетень № 46 (45) Дата опубликования описания 01.02.78 (72) Авторы изобретения Л. В. Зысин, В. С. Грановский, П. А. Морозов и В. Б. Хабенский (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕЛИЧИНЫ КРИТИЧЕСКОГО

ТЕПЛОВОГО ПОТОКА

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в экспериментальных установках, предназначенных для определения критического теплового потока.

Известный способ определения величины критического теплового потока (1) заключается в том, что полый трубчатый образец, температуру которого измеряют, обогревается электрическим током. Выделяемое тепло передается жидкости, омывающей внутреннюю или наружную поверхность образца. Электрическая мощность, выделяемая на образце, ступенчато повышается до тех пор, пока удельный тепловой поток не достигает критической величины. Момент наступления кризиса фиксируется по повышению температуры образца. Величина критического теплового потока определяется по величине электрической мощности, выделяемой на образце. Кризис сопровождается быстрым ростом температуры образца, которая во многих случаях превышает допустимую. Для избежания разрушения образца в момент фиксации кризиса электрическая нагрузка уменьшается.

Недостатками этого способа является возможность разрушения образца прп запаздывании уменьшения электрической нагрузки, а также сложность методики проведения измерения, связанная с необходимостью уменьшения электрической нагрузки в момент возникновения кризиса.

Ближайшим к изобретснию по технической сущности является способ определения кри5 тического теплового потока (2), при котором полый трубчатый образец обогревается электрическим током и тепло передается жидкости с заданными на входе параметрами, омывающей наружную поверхность образца. Элект10 рическая мощность ступенчато повышается до Т0х пор, пока температура образца, измеряемая с помощью термопар, не достигает величины, свидетельствующей о наступлении кризиса, но не превышающей допустимую. По

15 достижении этой температуры электрическая нагрузка автоматически уменьшается, что достигается с помощью сигнала, поступающего в цепь управления источника электрической мощности через вторичный прибор комплекта измерения температуры образца.

Недостатками указанного способа являются его сложность, связанная с необходимостью использования системы автоматического регулирования источника электрической мощности, а также возможность выхода ее из строя, что может привести к разрушению образца.

Для исключения возмо>кности разрушения образца по предлагаемому способу пропуска584202 ют газ вдоль поверхности образца, не омываемой жидкостью, и измеряют его параметры, а величину критического теплового потока определяют в момент возникновения кризиса теплообмена по разности теплового потока, подводимого при нагреве образца, и теплового потока, отводимого газом.

Предложенный способ поясняется фиг. 1 и

2. На фиг. 1 полый трубчатый образец 1 обогревается, например, электрическим током, подводимым через шины 2. Внутренняя поверхность образца омывается потоком жидкости. Вокруг образца расположен кожух 3, образующий полость, через которую пропускают газ.

На фиг. 2 поток жидкости омывает наружную поверхность образца 1, протекая через полость между кожухом 3 и образцом. Электрический ток подводится через шины 2. Газ подан через образец.

Эффект, достигаемый применением предлагаемого способа, иллюстрируется следующим примером.

В трубу длиной 0,2 м подается вода при давлении 30 кг/см, t.=230 Ñ при Х=О. Труба обогревается электрическим током. Критический тепловой поток при этих условиях соККЯЛ ставит д, р — 10 . При отсутствии возм час душного охлаждения после возникновения кризиса с сохранением выделяемой электрической мощности температура стенки трубы на некотором участке резко возрастает. Коэффициент теплоотдачи в закризисном режиме аж 1000 ккал/(м ч С), Температура стенки определена из выражения:

t =- t, + q„= 230+ 1000 = — 1230 С.

Для тех же условий, но при создании потока воздуха так, как это показано на фиг. 1, при зазоре между кожухом и трубой 6=2 мм и расходе воздуха 0=0,06 кг/с коэффициент теплоотдачи со стороны воздуха ав =700 ккал/

/(м ч. С) .

В момент, предшествующий кризису, температура стенки будет составлять t „=250 "Ñ и суммарный тепловой поток, отводимый жидкостью и газом, равен

q = q„p + а, {t — 50) = 1,14 10 "" м ч

Тогда температуру стенки после возникновения кризиса можно определить из выражения (среднюю температуру воздуха примем

tp — — 50 С):

q = а (/щ 230) + ае(50)

1,14 10 = 1000{t „— 230) + 700(t„— 50), t = 825 С.

15 Таким образом, применение предлагаемого способа в рассмотренном случае позволяет ограничить температуру 825 С вместо 1230 С, которая имела бы место при отсутствии воздушного охлаждения.

Формула изобретения

Способ определения величины критического теплового потока, заключающийся в нагреве и одновременном измерении температуры по25 лого трубчатого образца, вдоль поверхности которого пропускают поток жидкости с заданными на входе параметрами, отличающийся тем, что, с целью исключения возможности разрушения образца, пропускают

30 газ вдоль поверхности образца, не омываемой жидкостью, и измеряют его параметры, а величину критического теплового потока определяют в момент возникновения кризиса теплообмена по разности теплового потока, под55 водимого при нагреве образца, и теплового потока, отводимого газом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Петухов Б. С. и др. Теплообмен в ядер40 ных электрических установках. Атомиздат, 1974, с. 338.

2. Коньков А. С., Барулин Ю. Д. «Исследование критических тепловых нагрузок в кассете тепловыделяющих стержней с дистанцио45 нирующим устройством при естественной циркуляции жидкости». Отчет ВТИ им. Дзержинского № 597, 1966.

584202

/ аз

)ЮАго с лы д иЬп mo

Риг 2

Фиг 1

Составитель Н. Горшкова

Техред И. Карандашова

Редактор С. Хейфиц

Корректор Н. Федорова

Подписное

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 2915/2 Изд. ¹ 1043 Тираж 881

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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