Установка для исследования теплофизических параметров криогенных хладоагентов в поле центробежных сил Советский патент 1983 года по МПК G01N25/10 

ЯП f

I

я а

п

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что на дополнительной емкости посредством радиальных патрубков установлены симметрично относительно оси вращения по крайней мере две рабочие емкости, жидкостные полости которых соединены кольцеобразньок трубопроводом.

3. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей , дренажный трубопровод рабочей емкости содержит V-гобразный участок, одно плечо которого размещено внутри вакуумированной полости ipoTopa, а другое - снаружи.

1. УСТАНОВКА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕШ1ОФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ КРИОГЕННЫХ ХЛАДАГЕНТОВ В ПОЛЕ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ СИЛ, содержащая размещенную ; в вакууютрованной полости ротора рабочую емкость, газовая полость которой сообщается с дренажным трубопроводом, и осевой трубопровод подачи жидкого хладагента, о т л и - ч а го щ а я с я тем, что, с целью исключения влияния теплопритоков по конструктивным элементам на результаты исследований, на оси вращения Еютора установлена сообщающаяся с осевь трубопроводом подачи хладагента дополнительная емкость, снабженная осевым дренажным трубопроводом и радиальным патрубком, вход которого сообщен с жидкостной полостью дополнительной емкости, а выход с лмдкостной полостью закрепленной на патрубке рабочей емкости. .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при исследовании теплофизических параметров криогенных хладагентов в поле центробежных сил, в частности в роторах электрических машин, охлаждаемых криогенными жидкостями..

Известна установка для исследования теплообмена при движении криогенных жидкостей или газов в канала в поле центробежных сил, содержащая разъемный ротор, в вакуумированной полости которого установлены экспериментальные каналыс сообщающиеся с раздаточным коллектором, снабженным осевым др.енажным трубопроводом .

Недостатком этого з стройства является влияние на результаты исследований отсутствия разделения потоков паров хладагента -экспериментальных каналов и раздаточного коллектора. :

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для изучения кипения жидкостей в поле центробежных сил. Устройство содержит установленную в вакуумированной полости, ротора рабочую емкость, газовая полость которой сообщается с дренажным трубопроводом, и осевой трубопровод подачи- жидкого хладагента t2}.

Недостатком этой установки является наличие теплопритоков к рабочему сосулу по горловине, вызывающему за короткое время испарение криогенной жидкости, чтоделает необходимым частый долив жидкости непосредственно в рабочую емкость во время проведения эксперимента и неблагоприятно сказывается на качестве и результатах исследований.

Цель изобретения - исключение влияния теплопритоков по конструктивным элементам на результаты исследований, а также расширение функциональных возможностей установки. I Поставленная цель достигается те что в установке, содержащей установ

ленную в вакуумированной полости роггора рабочую емкость, газовая полость которой сообщается с дренажным трубопроводом, и осевой трубопровод подачи хладагента, дополнительно на оси вращения ротора установлена сообщающаяся с осевым трубопроводом подачи хладагента дополнительная емкость, снабженная осевым дренажным трубопроводом и радиальны патрубком, вход которого сообщен с жидкостной полостью дополнительной емкости, а выход - с жидкостной полостью, закрепленной на патрубке рабочей емкости. При этом под жидкост -ной полостью емкости понимается та :часть ее обмена, которая предназначена для заполнения жидкой фазой хладагента.

Симметрично относительно оси вращения целесообразно установить две :или более рабочие емкости, закрепленные на дополнительной емкости посредством радиальных патрубков, жидкостные полости этих емкостей со единены между собой кольцеообразным трубопроводом.

Кроме того, дренажный трубопрово каждой рабочей емкости может содержать V-образный участок, одно плечо которого размещено внутри вакуумированной полости ротора, а второе снаружи,

Закрепление рабочей емкости с помощью радиального патрубка на дополнительной ёмкости позволяет бло:кировать теплоприток от силового корпуса к рабочей емкости, и тем самым увеличить время эксперимента без подзаливки жидкости в рабочую емкость .

Соединение радиальным патрубком жидкостных полостей рабочей и дополнительной емкостей позволяет отделить их газовые полости и организовать раздельный отвод потоков паров хладагента из рабочей и дополнительной емкости-, и тем самым исключить влияние паров, попадающих в установку извне. Размещение симметрично относител но оси двух или более рабочих емкостей позволяет наряду с приданием конструкции осевой симметрии для устранения дисбаланса разместить резервный комплект датчиков, что по вышает надежность экспериментов. Соединение жидкостных полостей рабочих емкостей кольцеобразнйм трубопроводом устраняет возможный из-з различного уровня жидкости в рабочи емкостях дисбаланс. Наличие у дренажного трубопровода V -образного участка позволяет расвгарить функциональные вoзJvIoжнocти установки, поскольку за счет тер мосифонного эффекта возможно пониже ние давления в газовой полости рабо чего сосуда. Еа чертеже схематически изображе на предлагаемая установка, общий вид,.разрез. Установка содержит установленный в подшипниковых опорах 1 и 2 ротор приводимый во вращение через шкив 4 электродв|1гателя постоянного тока (не показан). Для удобства монтажа стойки 5 с датчиками б температуры, размещенных в жидкостной полости рабочей емкости 7, ротор у правого торца выполнен разъемным в вертикальной плоскости. Торцовая крышка 8 с обечайкой 9 ротора соединяется с помощью фланцевого соединения. Внутренняя полость 10. ротора период чески вакуумируется через клапан 11 Рабочая емкость 7 закреплена на радиальном патрубке 12, жестко связан ном с дополнительной емкостью 13. Дополнительная емкость- 13с одной стороны связана с обечайкой 9 через тепломеханический мост 14, часть KQ торого выполнена в виде стеклопластиковых дисков, а часть - в виде неподвижного подшипникового узла . С другой стороны дополнительная емкость 13 с помощью тонкостенных трубок 15 и 16 из нержавеющей стали крепится к полувалу 17 кролики 8. К тепломеханическим мостам 14 и 15 жестко подсоединен медный экран 18, который защищает рабочую емкость 7 от радиационного теплопритока со стороны обечайки и крьиики 8. Внут ри трубки 15 по оси роторд размещен теплоизолированный трубопровод 19 подачи жидкого хладагента в дополнительную емкость 13. Внутренняя поверхность трубки 15 и наружная по верхность Трубопровода 19 образуют кольцевой дренажный трубопровод 20, сообщающийся с газовой полостью 21 дополнительной емкости. Жидкостная полость 22 дополнительной емкости через входное отверстие 23 и выходнбе отверстие 24 радиального патруб-. ка 12 соединяется с жидкостной полостью 25 рабочей емкости 7. Выходное отверстие 24 патрубка 12 расположено на максимально возможном радиусе жидкостной полости 25 для обеспечения возможности отделения газовой полости 21 дополнительной емкости от газовой полости 26 рабочей емкости. Входное отверстие 23 патрубка 12 расположено на радиусе, обеспечивающем необходиьый буферный запас жидкого хладагента в дополнительной емкости. Рабочая емкость 7 снабжена сообщаюпдлмися с газовой полостью 26 дренажным трубЬпроводом 27. Одно плечо V-образного участка трубопровода 27 размещено внутри вакуумированной полости 10 ротора, а второе жестко закреплено на торцовой крышке 8, причем радиус, на котором соединены оба плеча больше, чем радиус поверхнос-.. ти хладагента в жидкостной полости 25 рабочей емкости. Через дренажный, трубопровод 27 на колодку электроразъема 28, установленного на крышке 8, введены измерительные цепи, что обеспечивает уменьшение теплопритока по ним -за счет охлаждения поверхности жгута 29 отходящими парами хладагента. На дополнительной емкости симметрично установлена с помощью радиального патрубка аналогичная рабочая емкость с датчиками тёг.шературы, снабженная дренажным трубопроводом и ок|зуженная теплорадиационным экраном. Для выравнивания уровней жидкости в этих рабочих сосуда х их жидкостные полости соединены с помощью кольцеобразного трубопровода 30. Газовые- полости рабочих емкостей сообщаются с собственными системами измерения расхода через соответствующие Дренажные каналы, которые в свою очередь отделены от дренажного трубопровода 20. Установка работает следующим образом. Перед проведением исследований на установке вакуумируется полость 10 ротора 3. Затем ротор приводится во вращение и в дополнительную емкость 13 по трубопроводу 19 подается жидкий хладагент. Центробежными силами жидкость отбрасы-вается от оси дополнительной емкости к ее стенкам и при достижении ею уровня входного отверстия 23 радиального патрубка 12 поступает через выходное отверстие 24 патрубка в рабочий сосуд. 7. Поступающая в рабочие сосуды жидкость благодаря кольцеобразному трубопроводу 30 равномерно заполняет все рабочие емкости. После заполнения жидкостной полости 25 рабочей уменьшается подача хладаген та, и производится подпитка хладаге та только для компенсации теплопритока, к дополнительной емкости13. Некоторое время проводится стабилиз ция теплового режима установки, а затем с помощью датчиков температур Ги систем измерительного коглплекеА } не показаны) производятся необходимые измерения. Отходящие по дренажному трубопроводу 20 пары из газовой полости 21 дополнительной емкости 13 охлаждают тепловой мост 15, уменьшая теплоприток к дополнительной емкости и охлаждая за счет теплопроводности радиационные экраны, контактирующие с трубкой 15. Пары хладагента из газовой полости рабочей, емкости 26 поступают по дренажному трубопроводу 27 на систему измерени расхода. На участке дренажного трубопровода, размещенного в вакуумированной полости 10 ротора, нагрев паров Незначителен, в то время как на участке, расположенном снаружи, нагрев велик и температура отходягдах газов в конце радиального участ ка может достигать величины близкой к комнатной. За счет разности давлений столбов газов в ветЪях Y-образного участка дренажного трубопровода создается термосифонный эффект, а в связи с тем, что газовая полость 26 рабочей емкости отделена от газовой полости 21 дополнительной емкости, над поверхностью жидкости в рабочем сосуде может быть достигнуто давление ниже атмосферного. Во второй рабочей емкости пройсходят аналогичные процессы. При этом с целью довьЕиения достоверности информации о результатах измерения потоки газов из рабочей емкости направляются на отдельные системы измерения расходов. В предлагаемой установке полностью исключен теплоприток к рабочей емкости по конструктивным элементам силового корпуса. Это достигается за счет крепления рабочих емкостей К дополнительной, которая в установииаемся режиме работы частично заполнена жидким хладагентом и блокирует внешние теплопритоки. В итоге существенно повышается точность и повторяемость получаемых результатов , не требуется многократное дублирование экспериментов, уменьшается расход хладагентов. Одновременно обеспечена возможность понижения давления газа над жидким хладагентом в рабочие емкости, что расширяет диапазон экспериментов, которые могут быть проведены на этой устая м1к«.