Колонка для проведения тепловых испытаний Советский патент 1981 года по МПК G01K17/06 

1

Изобретение относится к области теплофизических исследований и может быть использовано в промышленности и исследовательской практике при проведении тепловых испытаний.

Известны конструкции колонок для проведения тепловых испытаний, в частности для исследования кризиса теплоотдачи в пучках стержней, имитирующих тепловые условия в ядерных знергетических установках. Колонка для проведения тепловых испытаний состоит из корпуса-обечайки, выполняемого обычно из нержавеющей стали и служащего для установки внутрь корпуса электрообогреваемых стержней. Поскольку испытания проводятся при высоких давлениях ( до 500°С ) корпус должен быть достаточно прочным и обеспечивать герметичность. Внутрь корпуса помещаются электрообогреваемые стержни, служащие для подогрева теплоносителя, прокачиваемого через колонку. Электрообогреваемые стержни имитируют тепловые условия,в которых находятся тепловыделяющие элементы, в ядерных энергетических установках.Подвод напряжения к элект- рообогреваемым стержням осуществляется от источников питания. В процессе проведения экспериментов мощ1ность, подводимая .к электрообогреваемым стержням достигает 1-2 МВт, а токи, проходящие, через электрообогреваемые стержни 6000-7000 А, поэтому корпус колонки должен быть надежно злектроизолирован от электрообогреваемых стержней. В известных конструкциях колонок это достигается

10 при помощи центровочных штифтов, изготавливаемых из спеченной окиси

бериллия 1.

Однако конструкция колонки не обеспечивает электроизоляцию большого количества стержней, устанавливаемых в одном корпусе; при проведении тепловых испытаний в результате динамического воздействия потока теплоносителя, прокаливаемого через

20 колонку, возможны излоьлы штифтов, что приводит к нарушению центровки и электроизоляции -стержней от корпуса, к прогару .корпуса и выходу колонки из строя.

25

Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является колонка для проведения тепловых испытаний, содержащая покрытый с внут ренней стороны электроизолирующим

30 слоем корпус, в котором установлены по высоте колонки дистанционирующие поперечные решетки, через отверстия которых пропущены электропроводные стержни.

Электрорбогреваемые стержни, помещенные внутрь корпуса, омываются теплоносителем, прокачиваемым через колонку, и имитируют тепловые условия, в которых находятся тепловыделяющие элементы в ядерных энергтических установках. Подвод напряжения к электрообогреваемым стержням осуществляется от источника питания Фиксация электрообогреваемых стержней в заданном положении осуществляется при помощи дистанционирующих решеток,, укрепленных к центральному необогреваемому стержню. Электроизоляция корпуса-чзбечайки от электрообогреваемых стержней осуществляетс при помощи только хроридовых втулок установленных между корпусом и дистанционирующими решетками. Тем самьзм осуществляется электроизоляция корпуса от электрообогреваемых стержней 2.

При высоких температурах и давлениях двухфазная смесь теплоносителя проходящая через колонку, разрушает материал электроизолирующих втулок (талькохлорид), что приводит к нарушению электроизоляции между корпусом и электрообогреваемыми стержнями, прогару корпуса и выходу колонки из строя. Кроме того, происходнт унос материала электроизолирующих втулок (талькохлорид) в теплоноситель, проходящий через колонку. Теплоноситель в результате засорения материалом электроизолирующих втулок неконтролируемо изменяет теплифизические свойства, что сказывается на результатах тепловых испытаний, особенно при использовании в качестве теплоносителей фреонов. В этом случае во избежании засорения теплоносителя необходима частая замена фреона, циркулирующего в контуре и электроизолирующих втулок, что значительно удорожает проведение экспериментов. При разрушении электроизолирующих втулок нарушается герметичность между дистанционирующими решетками и электроизолирующими втулками, что изменяет условия протекания теплоносителя (изменяется гидравлическое сопротивление ) и сказывается на результатах тепловых испытаний..

Цель изобретения - повышение надежности тепловых испытаний и представительности экспериментальных данных.

Указанная цель достигается тем, что внутри колонки, для проведения тепловых испытаний,- содержащей покрытый с внутренней стороны электроизолирующим слоем корпус, в котором установлены по высоте колонки дистанционирующие поперечные решетки, через отверстия которых пропущены электропроводные стержни, каждая дистанционирующая решетка закреплена во втулке из коррозионностойкого материала с внешним диаметром, равным внутреннему, диаметру колонки, причем втулки разделены между собой электроизоляционными прокладками. Втулки из коррозионностойкого материала предохраняют электроизолирующий слой от материала электроизолирующего слоя в контур с теплоносителем. Одновременно втулки служат для фиксации дистанционирующих решеток ,

На чертеже приведена секция ко-i лонки для тепловых испытаний вертикальный, разрез.

Колонка состоит из корпуса 1, выполненного из нержавеющей стали и служащего для помещения внутрь корпуса элементов необходимых для проведения тепловых испытаний и создания в корпусе необходимого давления. Давление в корпусе может достигать до 200 ат, поэтому корпус выполняется, достаточно прочным и герметичным. Внутренняя поверхность корпуса 1 покрыта слоем электроизолирующего материала ( слой выполнен в виде втулок 2), выполненного из любого неэлектропроводного материала (талькохлорид,

паронит, текстолит и др.), служащего для предотвращения подачи напряжения на корпус 1, Электроизолирующий слой (втулки 2) расположен между корпусом 1 и вт.улками 3 из коррозион носхойкого материала.

Втулки 3, выполненные заодно с дистанционирующими решетками 4, размещаются с внутренней стороны элекцроизолирующих втулок 2 и служат для предохранения втулок 2 от воздействия теплоносителя, прокачиваемого через колонку и фиксации дистанционирующих решеток 4 в пространстве. Втулки 3 разделены между, собой электроизолирующими прокл-адками 5. Электропроводные стержни б пропускаются через дистанционирующие решетки 4 и устанавливаются внутри колонки, питаются от внешнего источника напряжения и служат для имитации тепловых условий, в которых находятся тепловыделяющие элементы ядерных энергетических установок. Фиксация электропроводных стержней в нужном положении осуществляется при помощи дистанционирующих решеток. Дистанционирующие решетки 4 закрепляются во втулках 3 и служат для фиксации электропроводных.стержней б в нужном положении. Колонка для тепловых испытаний имеет длину 7м, что создает трудности при сборке и монтаике колонки. Для устранения этой трудности колонка выполняется секционной. Сборка однотипных секций-в колонку для тепловых испытаний необходимой длины осуществляется при помощи фланцев 7 Теплоноситель поступает на вход колонки и движется снизу вверх (либо в обратном направлении), нагреваясь за счет тепла, выделяемого при прохождении тока через электропроводные стержни 6. При этом мощности, подводимые к колонке -(электропроводным стержням) , достигают до МВт а токи до 6-7 тыс.А. Поэтому контакт электропроводных :тержней с корпусом обечайкой приводит к прогару корпуса, выбросу теплоносителя в помещение (давление, в колонке может достичь до 200 ат) и выходу из строя колонки. Измерение температуры стен ки осуществляется -при помощи термопар, установленных внутри стержней, выполненных полыми. Устранение контакта -электроизолирующего слоя (втулок 2) с теплоносителем позволяет избежать уноса материсша в теплоноситель, что улучшает качество проведения экспёриментй и снижает стоимость проведения тепловых испытаний, поскольку, отпгша ет необходимость в частой смене теплоносителя. Так, например, при расходе теплоносителя.20 т/ч, количество фреона в контуре 500 л. За время проведения эксперимента необход01ма 4-х разовая замена теплоносителя стоимость эксперимента возрастает на 400%. Если во время проведения тепловых испытаний колонка выходит из строя хотя бы один раз (из-за нарушения .электроизоляции между корпусом и электропроводными стержнями) стоимость эксперимента дополнительно возрастает. Формула изобретения Колонка для проведения тепловых испытаний, содержащая покрытый с внутренней стороны электроизолирующим слоем корпус, в котором установлены по высоте колонки -дистанционирующие.поперечные решетки, через отверстия которых-пропущены электропроводные стержни, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности-испытаний, и представительности -экспериментальных данных, {Каждая дистанционирующая решетка закреплена во втулке из корроэионностойкого- материала с вншиним диаметрсяы, равным внутреннему диаметру- колонки, причем втулки разделены между собой электроИЭОЛЯЦИОННШ4И прокладками. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Исследование критических -тепловых потоков ,в пучкгис стержней. СЭВ, семинар ТФ-74, М.,1974, с.291-300. 2.Там же , с.9-42 (прототип).