Установка для моделирования теплообмена в жидкометаллических системах охлаждения Советский патент 1976 года по МПК G01N25/18 

Для этого на противоположном от обогреваемой поверхности краю верхней стенки рабочей емкости установлен наклонный патрубок, соединенный с расширительной емкостью, которая снабжена сифонной трубкой пропущенной через торцовую стенку емкост выше средней линии емкости с выходом у отверстия наклонного патрубка. При этом отверстие наклонного патрубка при входе в расширительную емкость выполнено поступающим за теплообменную стенку. Расширительная емкость имеет длину 1,5-1,7 длины рабочей емкости, поперечное сачение О,4-О,35 поверхности обогреваемой стенки, а газовакуумный патрубок расположен

посередине верхней части расширительной

о емкости.

Размеры расширительной емкости определены в зависимости от размеров рабочей емкости из условия сохранения определенного уровня ЖМТ при расширении его в процессе нагрева и изменениях положения модели, а также из условий компактности установки и удобства обслуживания. В самом деле, расширительная емкость рассчитана на максимально возможное 25% расширение металла {при использовании сплавов Na-K, чистых Ма или К). Но,так как при поворотах модели и тепловом расширении ЖМТ не должен попадать в газовакуукшую систему через патрубок и в систему заправки через сифонную трубку, то расширительная емкость должна работать для слива металла только одной половиной. Следовательно, объем емкости необходимо увеличить в два раза. С 1О%-ной надбав-кой (на размеры сифонной трубки и входного отверстия патрубка) объем расширительной емкости составит 0,Э от объема рабочей емкости. Из условия наилучшей компоновки модели, ее сборки и обслуживания длина расширительной емкости долж на находиться впределах 1,5-1,7 длины рабочей емкости. Объем рабочей емкости представляет собой ни что иное, как произведение площади поверхности обогреваемой стенки на длину.

Наклонный патрубок позволяет поддерживать необходимый уровень жидкого металла при его расширении и поворотах модели для омывания теплоносителем обогреваемой стенки.

-Расположение газовакуумного патрубка посередине верхней части расширительной ём остидиктуется тем, что при вертикальнок Iположении расширительной емкости: {верхний или нижний нагрев стенки) предотвращается попадание избыточного метал ла в газовакуумную линию.

Выбранное положение сифонной трубки в расширительной емкости не дает сливаться металлу в линию заправки и удобно для заполнения рабочей емкости теплоносите-

лем и обратного слива.

На чертеже изображено предлагаемое устройство.

Теплообменная стенка i является частью рабочей емкости 2, заполненной ЖМТ 3.

Через рабочую емкость проходит труба вторичного теплообменника 4 (например, водяного). Наклонный патрубок 5 соединяет рабочую емкость с расширительной 6, в которую введен сифонная трубка 7 для подачи

и слива ЖМТ. Конпы трубы вторичного теплообменника соединены с водяной системой шлангами 8 и свободно вращаются в отверстиях стоек 9.

Положение рабочей емкости относительно

стойки фиксируется стопором Ю. Через

кольцевое уплотнение 11 из вакуумной резины во фланцевом соединении подводящего газовакуумного патрубка 12 в соответствующие точки рабочей емкости пропущены бронированные термопары (на чертеже не показаны) .

Вакуумирование, подача нейтрального газа (например, Аг ) и теплоносителя в рабочую и расширительную емкости осуществляется по гибким трубопроводам 13-15 соответ 5:твенно газовакуумной системы подачи ЖМТ. Рабочая и расширительная емкости покрыты необходимым слоем теплоизоляции. 16 (например, из асбозурита). При таком

исполнении модели в любом ее положении гарантируется смывание теплообменной стенки жидким металлом.

Перед пуском установки в работу емкость 2 заполняют жидкометаллическим теплоносителем 3. Для этого сначала через линию 13 и патрубок 12 производят вакуумирование емкостей 2 и 6. Затем через гибкий трубопровод 15, сифонную трубку 7 подают в расширительную емкость 6 и через наклонный патрубок 5 в рабочую емкость 2 жидком еталлическйй теплоноситель с таким расчетом, чтобы свободный уровень ЖМТ в емкости 2 после заправки был наравне с

верхним срезом патрубка 5.

Жидкометаллическую линию 15 перекрывают, через линию 14 и патрубок 12 подают в расширительную емкость 6 аргон и ставят модель под необходимое давление.

После этого осуществляют рабочий процесс.

Обогрев теплообменной стенки 1 может производиться ацетилено-кислородной горелкой, электронной лампой, плазмотрс ном

Т.Л. При нагреве вертикальной стенки избыто нагретого теплоносителя попнимается по пат рубку 5 и заполняет нижнюю часть расшири тельной емкости 6, находясь при этом постоянно под давлением аргонной подушки. По ле эксперимента ЖМТ, охлаждаясь, вновь сливается в рабочую емкость 2. Во время нагрева горизонтальной стенки сверху верхний срез патрубка 5 находится выше уровня обогреваемой стенки 1, ЖМТ омывает стенку, а избыток теплоносителя сливается в нижнюю часть расширительной емкости 6. При этом попадание теплоносителя в жидкометаллическую .линию через сифон 7 и в газовакуумный патрубок 12 исключено. При нагреве горизонтальной стенки снизу часть ЖМТ через патрубок 5 сливается в нижнюю часть емкости 6, а в верхней части емкости 2 образуется тонкая газовая подушка. Затем перелив металла прекращается и устанавливается свободный уровень. В процессе работы установки тепло от модели отводится водой, поступаюшей в трубу вторичного теплообменника 4 через шланг 8. Каждое положение модели фиксиру ется стопором 10 на стойке 9. Тепловой поток, проходящий чороа rpti/ioобменную стенку 1 от источника топла.оЛ); начен на чертеже стрелкой Б. Формула и 3 о б р п т о и и si Установка для моделирования теплообмона в жидкометаллических сисгтомпх охлаждения, состояшая из рабочей емкости с топлообменной стенкой, расширительной , системы охлаждения, кагревптеля, лишги подачи теплоносителя и газовакуумной системы с подводящим патрубком, о т п и ч аю ш а я с я тем, что, с рчсишрония диапазона теплофизическнх ПССЛОДОЕШИИЙ и уменьшения габаритов устаносжи, нл противоположном от обогреваемой поп(.рхности краю верхней стенки рабочей емкости установлен наклонный патрубок, соединенный с расширительной емкостью, котор.эя снабжена сифонной трубкой, пропущенной черед торцовую стенку емкости выше сродие } /jfiHHit с выходам у отверстия наклонного патрубка, при этом расширительная емкость 1(,моет длину 1,5-1,7 длины рабочей омкости, по перечное сечение - О,35-О,4О гюпорхнрсти обогреваемой стенки, а газовакуумный патрубок расположен посередине верхней части расширительной емкости.

/3

14