Способ определения характера распределения жидкости в двухфазном потоке теплоносителя Советский патент 1986 года по МПК F28F13/12 F28F27/02 

Изобретение относится к области теплофизических исследований, в част ности, может быть использовано при измерении структуры двухфазного потока в парогенерирующих каналах с , различными интенсификаторами теплосъема в области дисперсно-кольцевого режима течения. Известен способ определения кризиса теплоотдачи путем использования интегральных характеристик двухфазного потока, таких, как расход жидкости в пристенной пленке и в ядре потока, расход пара. Получение интегральных характерис тик двухфазного потока, в частности, расхода жидкости в пристенной пленке и ядре, достаточно сложно, поскольку требует интегрирования локальных характеристик по сечению канала, что, в свою очередь, требует знания профиля скорости, который имеет сложный вид и зависит от большого количества переменных, трудно поддающихся обобщению. Кроме того, датчики для измерения локальных характеристик недостаточно надежны и вносят возмущения в измеряемый поток, что приводит к неконтролируемым погрешностям при измерении. Ближайшим техническим решением яв ляется способ определения характера распределения жидкости в двухфазном ротоке теплоносителя по длине канала путем размещения вдоль канала дискре ных подвижных нагревателей и периоди ческого отбора теплоносителя на выхо де из канала при перемещении нагревателей с изменением расстояния межд ними. Камера отбора представляет собой либо кольцевую щель, через которую отсасывается двухфазная проба, либо вместо кольцевой щели используется пористая вставка. Измерение, например, расхода жидкости в пристенной пленке, осуществляется следующим образом. Отбирается двухфазная проба камерой, установлен ной на выходе канала, затем тем или иным способом двухфазная проба разде ляется на жидкостную и паровую соста ляющие. Изменяя перепад давления в сечении отбора, получают ряд проб с различным содержанием жидкости и пар На основе измерений строится график расхода жидкости в зависимости от рас хода пара,из которого определяется 761 область инвариантности .расхода отбираемой жидкости и расхода пара. Экстраполируя эту область до пересечения с осью ординат, определяют расход жидкости в пристенной пленке. Если необходимо провести измерения по длине канала, передвигают нижний токоподвод по направлению движения теплоносителя, тем самьп4 изменяя длину участка подвода тепла, и проводят измерения камерой, установленной на выходе канала. Такие измерения проводят на трубах с равномерным тепловыделением по длине, поскольку в этом случае передвижение камеры отбора в направлении против движения теплоносителя эквивалентно перемещению, токоподвода по направлению движения т.еплоносителя. Недостатком указанного способа является низкая точность исследований в условиях турбулизированного потока теплоносителя, так как передвижение камеры отбора против движения теплоносителя в этом случае неэквивалентно перемещению токоподвода по направлению движения теплоносителя. Целью изобретения является повьппение точности исследований в условиях турбулизированного потока теплоносителя. Указанная цель достигается тем, что в известном способе определения характера распределения жидкости в двухфазном потоке теплоносителя по длине канала путем размещения вдоль канала дискретных подвижных нагревателей и периодического отбора теплоносителя на выходе из канала при перемещении нагревателей с изменением расстояния между ними, в канале между нагревателями предварительно устанавливают турбулизаторы и перемещают их совместно с нагревателями. На чертеже схематично изображено устройство, реализующее описанный способ. Устройство содержит канал 1 с дискретными подвижными нагревателями в виде токоподводов 2 и турбулизаторами 3 и камеру отбора 4. В качестве турбулизаторов 3 использовались разрезные съемные кольца, выполненные из материала, обладающего упругими свойствами, например бронзы, и разрезанные в одном месте по радиусу. Величина разреза выбиралась такой, чтобы после установки колец разрез убирался, так как перетечки жидкости через разрез могут нарушить условия .эксперимента. Внутренний диаметр кольца больше внутреннего диаметра канала и выбирается из условия обеспечения необходимой силы прижатия кольца к внутренней стенке. Таким образом, крепление колец осуществляется за счет сил упругости. Внутренний диаметр колец, шаг между ними выбирается из условий эксперимента.

Описанный способ осуществляется следующим образом.

Изготавливаются разрезные турбулизаторы необходимых геометрических размеров, которые затем с помощью , специально изготовленного приспособления устанавливаются в трубе и удерживаются в ней за счет сил упругости. К трубе подводится тепловой поток при помощи пропускания тока через трубу. Участок 1. служит входным для 1

участка 1., в котором установлены турбулизаторы. После этого устанавливаются необходимые режимные параметры. В данном случае - это массовая скорость теплоносителя (фреон-12) 2000 , давление в канале 1,06 МПа. Длины участков 1, 2 м, 1 1,5 м, внутренний диаметр трубы 8 мм. Высота разрезного кольца, имитирующего ту рбулиз агор - 1 мм. Устаковив необходимые режимные параметры, проводят измерение расхода жидкости в пленке камерой отбора 4, установленной на выходе трубы. С этой целью изменяют перепад давления между входом в камеру отбора и выходом из нее (вход в насос циркуляционный), при каждом фиксированном перепаде давления отбирают двухфазную пробу и разделяют ее в сепараторе на жидкостную и объемную составляющие. Затем строя зависимость расхода жидкости от расхода пара, определяют область инвариантности расхода жидкости от расхода пара и эксраполируют эту область до пересечения с осью ординат, определив таким образом расход жидкости в пленке в данном сечении канала, продолжают измерения. Для этого перемещают нижний и средний токоподвод, меняя таким образом длину теплоподвода (участок Ij) затем перемещают с помощью специального приспособления интенсификаторы и устанавливают х таким образом, чтобы на длине подвода теплового потока, геометрия интенсификаторов и их расположение оставались неизменньми. После этого измеряют расход жидкости в пленке камерой отбора, установленной на выходе. Цикл измерений повторяется необходимое число раз. На основе полученных данных по расходам жидкости в пленке в различных сечениях определяются (из уравнения баланса) расходы жидкости в ядре потока, т.е. распределение жидкости между ядром потока и пристенной пленкой. Описанный способ позволяет провести исследования в условиях турбулизированного потока теплоносителя и повышает точность исследований в целом.

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРА РАСПРЕДЕЛЕЕШЯ ЖИДКОСТИ В ДВУХФАЗНОМ ПОТОКЕ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ по длине канала путем размещения вдоль канала дискретных подвижных нагревателей и периодического отбора теплоносителя на выходе из канала при перемещении нагревателей с изменением расстояния между ними, отличающийся тем, что, с целью повышения точности исследований в условиях турбулизированного потока теплоносителя, в канале между нагревателями предварительно устанавливают турбулизаторы и перемещают их совместно с нагревате8 лями .