Экспериментальная установка для изучения процесса вскипания перегретой жидкости Советский патент 1991 года по МПК G01N7/14 

(Л

С

Изобретение относится к энергетике и позволяет ускорить процесс вскипания перегретой жидкости. Экспериментальная установка для изучения этого процесса, содержащая сосуд с нагревателем и перекрытым мембраной выходным отверстием, дополнительно содержит перфорированную мембрану из хрупкого теплоизоляционного и теплостойкого материала, разделяющую сосуд на две части, причем в объеме сосуда между двумя мембранами установлен теплообменник для охлаждения этой части жидкости. 1 ил.

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано при исследованиях процесса быстрого сброса давления в сосуде с горячей водой под высоким давлением, а также в других областях, где исследуетсявозможностьбыстройразгерметизации сосуда с жидкостью, термодинамические параметры состояния которой достаточны для осуществления вскипания ее при истечении.

Целью изобретения является ускорение процесса вскипания горячей жидкости путём уменьшения времени падения давления в ней.

На чертеже схематично изображена экспериментальная установка, общий вид.

Камера 1, выполненная в виде трубы, содержит нагреватель 2. металлическую мембрану 3, перекрывающую один конец камеры, и дополнительную перфорированную мембрану 4, разделяющую камеру 1 на две части, соответственно холодный обьем 5 и горячий обьем 6 Причем холодный обьем 5 содержит теплообменник 7 для охлаждения этой части жидкости

Благодаря перфорации перепад давления на мембране 4 до разрыва металяиче о xj

ю ю чэ о

ской мембраны в выходном отверстии заведомо равен нулю.

Экспериментальная установка дня изучения процесса быстрого вскипания перегретой жидкости работает следующим образом.

Процесс разгерметизации камеры 1 начинается с организованного разрыва мембраны 3, установленной на ее конце. При этом в холодном объеме 5 происходит падение давления и образовавшаяся волна разрежения, распространяясь со скоростью звука в этом объеме, доходит до дополнительной перфорированной мембраны 4. Так как в холодном объеме 5 температура жидкости меньше температуры насыщения при наружном давлении, то при падении давления в нем жидкость не вскипает и тем самым не оказывает влияния на процесс изменения давления в горячем объеме 6. По истечении определенного промежутка времени на перфорированной мембране 4 создается разность давлений, равная разрушающей разности давлений для мембраны

4 ДР

разр

Р

нач.гор

-Р

пром

(где Р

нач.гор

-

начальное давление на промежуточной мембране 4 со стороны горячего объема жидкости; Рпром -промежуточноедавление на мембрану со стороны холодного объема жидкости, при котором начинается разрушение промежуточной мембраны 4). С момента разрушения указанной мембраны 4 начинается падение давления за ней в горячем объеме 6 жидкости. Поскольку перфори- рованная мембрана 4 рассчитана на гораздо меньшую разрушающую разность давлений, чем мембрана 3 (примерно в 10- 20 раз), то и разрушается она при быстро

-

увеличивающейся разности давлений значительно быстрее.

Падение давления в горячем объеме 6 из-за перфорации мембраны 4 начинается с

5 момента достижения указанной мембраны 4 волны разрежения и образования на ней начального перепада давлений, однако эт,о падение давления настолько незначительно, что является несопоставимым с падени10 ем давления в горячем объеме жидкости при разрыве мембраны 4.

Таким образом в горячем объеме б жидкости происходит ускорение процесса падения давления, что обеспечивает более

15 глубокий заход жидкости в метастабильную область и увеличение тем самым перегрева жидкости выше температуры насыщения (т. е. при падении давления в жидкости ниже давления насыщения при данной темпера20 туре горячей жидкости). Это приводит к более интенсивному вскипанию горячей жидкости.

Формула изобретения Экспериментальная установка для изу- 25 чения процесса вскипания перегретой жидкости, включающая выполненную в виде трубы рабочую камеру, размещенный внутри нее нагреватель, мембрану, перекрывающую один конец рабочей камеры, о т л и30 чающаяся тем, что, с целью ускорения процесса вскипания, она снабжена охлаждающим теплообменником, размещенным в камере, и перфорированной мембраной из хрупкого теплостойкого теплоизоляционно35 го материала, отделяющей охлаждающий теплообменник и конец камеры, перекрытый мембраной, от нагревателя.

Sjtotf 01л 5orfb