Способ ускоренных испытаний тепловой трубы

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1746189 А 19) 5 у)5 Г 28 О ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Иэобрете пытаний тепл пользовано производстве том числе не товлени пособ определения ктеристик тепловой вышение температуыше эксплуатационмерение количества денсирующего газа рование количества ода на основе модели и способ, определяющииользования в тепловыхкачестве теплоносителяффективного теплоносиГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Киевский политехнический институт им, 50-летия Великой Октябрьской социалистический революции(56) Гиль В.ВМинкович Е,Н. и Шнырев А,Д. К.вопросу газовыделения при длительной работе тепловых труб, - Инженерно-физический журнал, 1976, т. ХХХХХ, М 4, с. 594-600.Бейкер. Определение долговременных характеристик тепловой трубы по результатам ускоренных испытаний. - Ракетная техника и космонавтика, 1973, т, И, Иг 9, с.157-159.Кошелева Г,В, и Кухарский М.П, Ускоренные ресурсные испытания тепловых труб из конструкционных сталей. - Электрохническая промышленность. Серия Эле ические машины, 1978, вып. 7(89), с, 17-1 ие относится к методам исовых труб и может быть исв опытном и серийном тепловых труб из сталей, в ржавеющих и конструкционИзвестен способ определения ресурсоспособности тепловых труб, включающий расчет количеСтва выделяющихся неконденсирующихся газов на основе предло- женкой модели.Однако данный способ требует дополнительного определения значительного числа параметров, входящих в расчетное соотношение, и не может использоваться в(54) СПОСОБ УСКОРЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ ТЕПЛОВОЙ ТРУБЫ(57) Использование: в опытном и серийном производстве тепловых труб из сталей, Сущность изобретения: предварительно в полость тепловой трубы вводят неконденсирующийся газ, Затем в стационарном режиме измеряют профиль температур вдоль поверхности трубы. Полученный результат сравнивают с эталонным, Количество гп газа выбирают равным е = 1,14 10 г-24 1,6 5г д приг ( Т 0 и в = 6,77 10 16 то 5 т упри т)тгде г,=144 10 1 начальное время работы; Г- ресурс работы;5 - площадь внутренней поверхности тепловой трубы; т - температура пара адиабатной зоны тепловой трубы в стационарном режиме;.б - толщина стенки тепловой трубы. технологическом процессетепловых труб.Известен также сдолговременных харатрубы, включающий поры при испытаниях вной, периодическое извыделившегося некон(водорода) и прогнозивыделяющегося водорАррениуса,Однако даннывозможность исптрубах иэ стали вводы - наиболее этеля в ниэкотемпературном диапазоне, не позволяет определить срок службы тепловых труб с минимальными затратами времени и трудоемкости при высокой степени достоверности, Для периодического контроля количества выделившегося водорода необходимо подвергать испытаниям большое количество тепловых труб с поочередным вскрытием их через определенные промежутки, что требует значительных затрат времени и труда. Расчет количества выделившегося водорода по модели Аррениуса не позволяет получить достаточно высокую точность прогноза, так как имеющиеся данные по значениям энергии активации коррозионного процесса для марок сталей, применяемых в технологии тепловых труб, ограничены и противоречивы,Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ ускоренных ресурсных испытаний тепловой трубы из стали, включающий измерение профиля температур вдоль ее поверхности Данный способ производителен, т.к. операции вскрытия тепловых труб и контроль количества выделившегося водорода заменены измерением профиля температур, что дает исчерпывающую информацию для принятия решения о целесообразности их дальнейшей эксплуатации, Время наработки сокращено в 6-10 раз за счет увеличения на 30-50 С температуры тепловых труб при испытаниях, Некоторое снижение трудоемкости способа обеспечено за счет сокращения количества тепловых труб, Оценка количества газа, выделяющегося в результате коррозионного процесса между стальной оболочкой и водой, также осуществляется на основе модели Аррениуса,Однако данный способ ускоренных ресурсных испытаний также требует значительных временных и трудовых затрат, поскольку время испытаний исчисляется от одного до нескольких тысяч или десятков тысяч часов, а количество испытуемых тепловых труб значительное, Использование модели Аррениуса для оценки количества выделившегося газа встречает существенные трудности из-за ограниченности и противоречивости данных по энергии активации и постоянной соответствующего уравнения, значения которых необходимы для расчетов.,Целью изобретения является сокращение времени испытаний и снижение трудоемкости.Укаэанная цель достигается за счет того, что в способе ускоренных ресурсных испытаний предварительно в полость теплавой трубы вводят неконденсирующийсягаз в количестве, равномв=114 10 т 51 д (1)прит ти в количествегл 6 77, 10-16 то,4 5-31 соя г 1 Р)при т) ггде то = 1,44 10 т- начальное время10 работы;т - ресурс работы;5 - площадь внутренней поверхноститепловой трубы;д - толщина стенки тепловой трубы;т - температура парэ (адиабатной эоны)тепловой трубы в стационарном режиме.Наличие начального времени интервалаго обьясняется неравномерным характеромпроцесса газовыделения, вследствие кото 20 рого в начальный период эксплуатации тепловых труб наблюдается более интенсивноевыделение неконденсирующегося газа, которое затем постепенно стабилизируется,Количество неконденсирующегося газа в25 измеряется в кг при измерении начальноговремени работы (ресурса) то (т), ч, площадивнутренней поверхности тепловой трубы Я,м, толщины стенки тепловой трубы д, мм,температуры пара (адиабатной эоны) тепло 30 вой трубы в стационарном режиме 1, С.Предварительное введение в тепловуютрубу неконденсирующего газа в количестве, соответствующем предлагаемому ресурсу работы при заданной температуре,35 позволяет: сократить время испытаний довремени, равного времени установлениястационарного режима работы тепловойтрубы при заданной тепловой нагрузке, чтов зависимости от массы тепловой трубы со 40 ставляет от нескольких минут до несколькихдесятков минут, т,е. отпадает необходимость в наработке предполагаемого ресурса для определения по профилю температурколичества выделившегося неконденсирую 45 щегося газа, уменьшить трудоемкость испытаний, т,к. резко сокращается требуемоеколичество испытуемых тепловых трубвплоть до одной и соответственно уменьшается стоимость материалов и оборудования,50 а также уменьшаются эксплуатационныерасходы за счет уменьшения количестватепловых труб и времени испытаний, Согласно приведенным причинам данный способ является более эффективным по55 сравнению с прототипом,Соответственно результатам сравнительного анализа в отличие от способа-прототипа в предлагаемом способе передизмерением профиля температур в тепло.вую трубу вводят неконденсирующийся газ1746189 в количестве, вычисленном по полученным при изучении закономерностей газовыделения в течение длительных ресурсных испытаний зависимостям, которое бы выделилось в течение предполагаемого ресурса работы при заданной температуре, площадь внутренней поверхности и толщине стенки тепловой трубы, а испытания ведут до установления стационарного температурного режима. Таким образом, способ отвечает критерию новизны. Составитель А,Руденко Редактор М.Стрельникова Техред М,Моргентал Корректор А.ОсауленкоЗаказ 2386 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Отличительные признаки заявляемого способа являются существенными, т.к, они необходимы и достаточны для достижения цели изобретения,Как показывает сравнительный анализ заявляемого решения с прототипом и другими техническими решениями в данной области и смежных областях, сходные признаки по отношению к существенным отличительным признакам заявляемого способа не выявлены, т.е. заявляемое решение соответствует критерию "существенные отличия".При реализации способа берут тепловую трубу и вводят в нее неконденсирующийся газ любым известным способом, например через эаправочный штенгель, вентиль и,др., в количестве, которое бы выделилось при предлагаемом ресурсе работы при заданной температуре (температура пара или температура адиабатной зоны), площади внутренней поверхности и толщине стенки тепловой трубы. Далее устанавливаются стационарный режим работы тепловой трубы при подводе к ее зоне испарения фиксированного теплового потока, например, омическим нагревателем, Затем измеряют профиль температур вдоль поверхности тепловой трубы. По полученному профилю температур и сравнению его с эталонным определяют, какаячасть зоны конденсации блокирована неконденсирующимся газом и не участвует в теплообмене. На основании анализа данных измерений принимают обоснованное решение о целесообразности дальнейшего использования тепловой трубы.Введение перед измерением профилятемператур в тепловую трубу неконденсиру 5 ющегося газа в количестве, которое бы выделилось при предлагаемом ресурсе работыпри заданной температуре, площадивнутренней поверхности и толщине стенки тепловой трубы, позволяет наладить вы 10 сокопроизводительный зкономическийпроцесс ускоренных испытаний тепловыхтруб из стали с водой в качестве телпоносителя. Сокращение времени испытаний иснижение их трудоемкости позволяет обес 15 печить высокую надежность и стабильностьхарактеристик получаемых тепловых труб,т,е. повысить их качество, Благодаря указанным причинам, заявляемый способ обеспечивает по сравнению с прототипом не менее20 чем в 100-5000 раз большую производительность и в 50-100 раз более низкую трудоемкость.Формула изобретенияСпособ ускоренных испытаний тепло 25 вой трубы с адиабатной зоной путем измерения профиля температур вдоль ееповерхности в стационарном режиме исравнения его с эталонным, о т л и ч а ю щи йс я тем, что, с целью сокращения времени30 испытаний и снижения трудоемкости, предварительно в полость тепловой трубы вводят неконденсирующийся газ в количестве,равномП 1 = 1,14 10 24 т 16 Я 61 16 д35 приу(7.,и в количестве77, 10-16 т 0,4 5-3,1 0.4 Дприт) го,40 где то = 1,4410 с - начальное время12 -4,63работы;т - ресурс работы;Я - площадь внутренней поверхноститепловой трубы;45 о - толщина стенки тепловой трубы;1 - температура пара адиабатной эонытепловой трубы в стационарном режиме.