Установка для исследования процессов истечения теплоносителя Советский патент 1977 года по МПК G21C15/02 

1

Изобретение относится к устройствам для проведения испыталий и, в частнасти, может быть использовано для исследования процессов истечения теплоносителя нри разрыве трубоп.роводов, например, в трактах циркуляции ядерных реакторов.

Известно устройство, позволяющее соединять трубы с различным термическим коэффициенто.м расширения и при сохранении их соосности. Однако такое соединение не обеспечивает гладкости в месте перехода от одной трубы к другой, что приводит к дополнительному возмущению потока жидкости на участке соединения труб 1.

Известны установки для исследования процессов истечения теплоносителя, содержащие источник его подготовки, канал истечения и емкость сброса. Эти элементы установки объединены трубопроводами, имеющими П-образные, лирообразные, линзовые и другие компенсаторы температурных расширений (удлинений).

Недостаток известной конструкции заключается в том, что канал истечения имеет ограниченную длину и не прямолинейные участки и соединение трубопроводов, которое не обеспечивает возможности получения в нем полных фазовых превращений среды при ее истечении 2.

Цель изобретения заключается в обеспечении возмолшости получения полных фазовых превращений теплоносителя непосредственно в канале истечения за счет увеличения его длины и при сохранении его прямолинейности. Поставленная цель достигается тем, что трубопровод меладу каналом истечения и емкостью сброса проложен через подвил ное уплотнение, закреплен на подвижной опоре и

связан с силовым устройством, передающим на канал истечения усилие растяжения, например, с подвижным элементом гидроцилиндра, к которому подвешен груз, причем рабочая полость гидроцилиндра соединена трубопроводом с емкостью сброса; вес груза, подвешенного к подвилсному элементу гидроцилиндра, равен или превышает силы сопротивления пере.мещению трубопровода в уплотнении, узлах подвижной опоры, и гидроцилиндра; трубопровод, соединяющий канал истечения с емкостью сброса и закрепленный на подвижной опоре, связан со штоком поршня гидроцилиндра с надпоршневой стороны, причем корпус гидроцилиндра установлен неподвил но; отношение площади поперечного сечения стенки трубы в месте ее прохождения через уплотнение к площади поршня гидроцилиндра меньше единицы.

На фиг. 1 схематически изобрал ;ен общий

вид установки для исследования процессов истечения теплоносителя; на фиг. 2 - часть установки с трубопроводом, проходящим в емкость сбро-са через подвижное уплотнение (в частности, сальниковое), закрепленным на подвижной опоре и соединенным с силовым компенсирующим устройством. Установка содержит источник подготовки теплоносителя 1, канал истечения 2 и емкость сброса 3. Источник подготовки теплоносителя соединен с каналом истечения трубопроводом 4 через быстродействующий клапан 5; трубопроводом 6, который закреплен на подвижной опоре 7 и связан с силовым компенсирующим устройством, канал истечения соединен через быстродействующие клапаны 8 с емкостью сброса, куда он проложен через подвижное уплотнение 9. Внутри емкости сброса трубопровод может быть подключен к коллектору 10, опирающемуся на подвижные опоры 11. Силовое компенсирующее устройство представляет собой гидроцилиндр 12, рабочая полость 13 которого соединена трубопроводом 14 через промежуточную емкость 15 с паровым объемом емкости сброса 3. К подвижному элементу гидроиилиндра, кото рым может быть его корпус 16 или поршень 17, подвешен груз 18, причем его вес превышает усилие сопротивления перемещению трубопровода при его температурных удлинениях в подвижном уплотнении, узлах подвижной опоры и гидроцилиндра. В источнике подготовки теплоносителя для возможности получения среды нужных параметров установлены электронагреватели 19 и устройства для охлаждения 20. В аварийной системе установки предусмотрена иредохранительиая арматура 21. Для подвода дистиллата или пара в источник подготовки теплоносителя установка содержит трубопровод 22, от которого может быть отведена магистраль 23 к каиалу истечения для его предварительного разогрева, а для отвода среды из емкости сброса - трубопровод 24. Для подачи сжатого газа и создания давления в источиике подготовки теплоносителя установка имеет трубопровод 25. Установка работает следующим образом. В источник подготовки теплоносителя 1 по трубопроводу 22 подается дистиллат, а затем пар, который, конденсируясь, создает необходимый объем среды, ее температуру и давление. Более точная регулировка параметров теплоносителя осуществляется с помощью электроподогревателей 19, холодильника 20 и сжатого газа, подаваемого по трубопроводу 25. При превышении максимального значения параметров срабатывают предохранительные клапаны 21 и избыток пара выбрасывается в атмосферу. Емкость сброса 3 по трубопроводу 24 заполняется водой до требуемого объема. При необходимости перед началом эксперимента по магистрали 23 в канал истечения 2 для его разогрева подается пар. Происходящие температурные расширения при разогреве канала истечения 2, а также трубопроводов 4 и 6 компенсируются грузом 18, который гиокой передачей связан с подвижной опорой 7, где закреплен трубопровод 6. Вес грзза 18. превышает усилие сопротивления перемещению трубопровода б в подвижном уплотнении 9, узлах подвижной оиоры 7 и гидроцилиндра 12. Каиал истечения 2 вследствие этого не подвергается продольному изгибу, а находится постоянно в состоянии растяжения. Трубопровод 6 при перемещении в подвижном уплотнении 9, например, в сальнике внутри емкости сброса 3 свободно скользит иа опорах 11. Силовое устройство, передающее на канал истечения 2 усилие растяжения, может быть выполнено не только в виде груза или груза в сочетании с гидроцилиндром, но также в виде пружинных, рычажных, червячных, зубчатых, винтовых или любых других известных механизмов. Для осуществления эксперимента открываются быстродействующие клапаны 5 и 8, имитирующие разрыв трубопровода, и теплоноситель устремляется через канал истечения 2, трубопроводы 4 и б, коллектор 10 в емкость сброса 3. Исследование процесса истечения теплоносителя в канале 2 осуществляется известными средствами. При входе потока среды в е.мкость сброса 3 в последней повышается давление, которое воздействует на трубопровод б, стремясь переместить его в подвижном уплотнении 9 в направлении канала истечения 2. Усилие сжатия (продольный изгиб) в канале истечения 2 исключается за счет гидроцилиндра, рабочая полость 13 которого соединена через заполненную жидкостью промежуточную емкость 15 с паровой полостью емкости сброса 3. Подвижный элемент гидроцилиндра (им может быть или поршень 17 или корпус 16), связанный гибкой передачей подвижной опорой 7 и закрепленным на ней трубопроводом 6, под воздействием давления в емкости сброса 3 развивает усилие, противоположное по направлению усилию, действующему в емкости сброса 3 на площадь поперечного сечения стенки трубы б. Так как площадь поршня 17 превышает площадь поперечного сечения стенки трубопровода б, то усилие, развиваемое гидроцилиндром, будет больше усилия, передаваемого на трубопровод б из емкости сброса 3 и, следовательно, канал истечения 2 и ;в этом состояиии работы установки не будет испытывать напряжений сжатия, приводящих к продольному изгибу, а по-прежнему будет под действием растягивающих сил. Исключепие в канале истечения усилий сжатия, как следствие продольного изгиба при температурных удлинениях системы за счет размещения соединяющего его с емкостью сброса трубопровода на подвижной опоре, которая соединена гибкой связью с гидроцилиндром и подвешенным к его движущемуся элементу грузом, дает возможность выполнить канал истечения любой необходимой длины и сколь угодно малого диаметра, чего нельзя было достичь в известных установках.

Это позволяет проводить исследования процессов истечения теплоносителя при его полных фазовых преврао1,е11иях, в то время как во всех известных установках поток среды исследовался только при его метастабильном состоянии ,в канале истечения.

Конструкция обеспечивает возможность установить закономерность истечения вскипающей воды, например, во время аварий на атомных электростанциях при разрыве трубопроводов. Это, в свою очередь, позволит учесть при проектировании неизвестные ранее явления и создать для предотвращения тяжелых последствий надежные -противоаварийные системы.

Формула изобретения

1. Установка для исследования процессов истечения теплоносителя, содержащая емкость с теплоносителем, канал Истечения и емкость сброса теплоносителя, соединенные трубопроводом, имеющим компенсатор термических расширений, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения возможности получения полиых фазовых превращений теплоносителя «епосредственно в канале истечения за счет увеличения его длины при сохранении прямолинейности, трубопровод каналом истечения и емкостью сброса проложен через подвижное уплотнение, закреплен на

подвижной опоре и связан с силовым устройством, передающим на канал истечения усилие растяжепия, например, с подвижным элементом гидроцилиндра, к которому подвеп ен груз, причем рабочая полость гидроцилиндра, соединена с емкостью сброса.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что вес груза, подвешенного к подвижному элементу гидроцилиндра, равен или превыщает силы сопротивления перемещению

трубопровода в уплотнении, узлах -подвижной опоры и гидроцилиндра.

3. Установка по нн. 1 и 2, отличающаяся тем, что трубопровод, соединяющий канал

истечения с емкостью сброса и закрепленный на подвижной опоре, связан со штоком пориь пя гндроцилиндра с надпоришевой стороны, причем корпус гидроцилиндра установлен неподвижно.

4. Установка по пп. 1-3, отличающаяся тем, что отнощение площади поперечного сечения стенки трубы в месте ее прохождения через уплотнение к площади порщня гидроцилиндра меньше единицы.

Источники информации, принятые во в)1Имание при экспертизе:

1.Патент Франции № 1334631, кл. G 21С, 1964.

2.Мальи.ев Б. К. и др. «Экспериментальное

исследование истечения насыщенной и недогретой воды при высоких давлениях, «Тепловнергетика, № 6, 1972, с. 61-62.

10

%/г./