Устройство для моделирования теплообмена в жидкометаллических системах охлаждения

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Реслублик(51) М. Кл.е 501 М 25/О вкиосударственный комитетСовета Иннистроа СССРпо делам изооретенийн открытий(088.8) вано 45) Дата опубликования описания 13.12.7 72) Авторы изобретения Блошенк(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ТЕПЛО В ЖИДКОМЕТАЛЛИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ ОХЛАЖДЕНИЯН Устройствония лишь пр озволяет проводить исслнижнем нагреве горизонт ова- альее имеж охпл при пает инение беспежид онструкции является остановке теплофижобходимо исследовать ри различной ориентенки, но и устано сов ческих задач, когда теплообмен не тольк тации теплообменной Изобретение относится к области технической физики, в частности, к устройствам для исследования физических характеристик веществ и может быть использовано в металлургии при физическом моделировании и 5 изучении теплообмена в теплонапряженных узлах и элементах вакуумных дуговых печей для плавки никеля, титана и других высокореакционных металлов в случае использования в системах охлаждения жидко металлических теплоносителей (ЖМТ), осуществляющих теплоотвод от объекта в режиме свободной конвекции,Известно устройство для исследования теплообмена при кипении жидкометаллических теплоносителей в условиях свободной конвекции, состоящее из неподвижной рабочей емкости с теплообменной стенкой, расширительной емкости, системы охлаждения, нагревателя, линии подачи теплоносителя и газова- о куумной системы с подводящим патрубком.Диапазон исследований тепловых процеспри свободной конвекции теплоносителя в таком устройстве ограничен, так как рабсм чая емкость является стационарным узлом. нои стенки.Известно также устройство, позволяюпроводить теплофизические исследованилюбой ориентации теплообменной стенкиройство состоит из подвижной рабочейрасширительной емкостей, сообщенныхду собой наклонным патрубком, системьлаждения, нагревателя, линии подачи теносителя и газовакуумной системы с пдящим патрубком. Рабочая и расширитеемкости соединены между собой наклонньпатрубком так, что отверстие патрубкавходе в расширительную емкость выстуза теплообменную стенку, Такое соедрабочей и расширительной емкостей очивает омывание одной рабочей стенкикометаллическим теплоносителем в любее положении.Недостатком такой кго, что при широкой ивить влияние на теплоотвод материала, толшины и расстояния рабочей стенки от охлаждающей поверхности, это устройство не может обеспечить выполнение поставленныхзадач. В этом случае возникает необходимость в изготовлении и использовании нескольких моделей. Целью изобретения является расширениедиапазона теплофизических иСследований.ЮДля достижения поставленной цели меж-.ду рабочими емкостями, теплообменныестенки которых выполнены съемными, установлен соединительный патрубок 2- образнойформы, посередине которого параллельноповерхности теплообмена расположен газовакуумный патрубок с конусной внутреннейповерхностью, выполненной в отношении1/10-1/5 с уклоном в сторону соединительного патрубка, при этом изломы соединительо 20ного патрубка имеют угол 3060 и своимвнутренним краем выступают за поверхностьтеплообменной стенки рабочих емкостей навеличину, равную 2-3 диаметрам Ъ-образного патру 9 са, Любая из рабочих емкостейпри определенном положении служит расширительной емкостью.На фиг. 1 представлено устройство длямоделирования теплообмена в жидкометаллических системах охлаждения; на фиг, 2 разрез по А-А на фиг. 1.Теплообменные стенки 1,2 рабочей емкости 3 и стенки 4,5 - рабочей емкости 6омываются жидкометаллическим теплоносителем 7, Рабочие емкости связаны между35собой Ь - образным патрубком 8, Посередине-образного патрубка расположен газовакуумный патрубок 9, Этот патрубок черезфланец 10 соединен с газовакуумной системой устройства, На одной из рабочих ем 40костей установлен заправочный патрубок 11,который при необходимости подключают клинии заправки ЖМТ, Трубы 12 и 13 служат для охлаждения рабочей емкости. Поворот модели осуществляют в подшипниках 144 би 15, С помощью сменных прокладок 16устанавливают расстояние от теплообменныхстенок до охлаждающих труб. Через фланец10 в рабочие емкости пропущены термопары (на фиг. не показаны). При подготов 66ке устройства к пуску рабочие емкости 3и 6 и патрубок 8 покрывают слоем изоляции, оставив открытой лишь одну теплообменную стенку, на которой будут проводиться эксперименты,Перед пуском устройства рабочие емкости 3 и 6, а также соединительный патрубок 8 вакуумируют через патрубок 9 и приверхнем положении емкости 3 заправляюттеплоносителем 7 через патрубок 11. Затем60в зависимости от того, на какой рабочей емкости будут проводить эксперименты, ЖМ.,"либо смывают в емкость 3, повернув ее внижнее положение (уровень Х),либо оставляют модель в положении заправки, когдатеплоноситель 7 находится в емкости 6.Через патрубок 9 в устройство до необходимого давления подают аргон, В зависимости от эксперимента закрывают съемнымитеплоизолирующими стенками (на чертежене показаны) вс мплообменные стенки,кроме испытуемон.Далее осуществляют рабочий процесс.Обогрев теплообменной стенки можетпроизводиться ацетилено-кислородной горелкой, электронной лампой, плазмотроном ит.д. При нагреве в положении уровня 1 вертикальной стенки, например 1 или 2, избыточная часть теплоносителя поднимаетсяпо патрубку 8, находясь постоянно под давлением аргонной подушки. После эксперимента ЖМТ, охлаждаясь, возвращается в рабочую емкость,При нагреве горизонтальной стенки 1или 2 в положении уровняп избыток ЖМТсливается через край излома и скапливается в нижней части второго изломаЕ -образного соединительного патрубка 8,При этом обеспечивается постоянное омывание обеих стенок теплоносителем. Для сливаметалла в емкость 3 после экспериментаееэтводят на уровень Г,При нагреве горизонтальной стенки 1 или 2 в положении уровняЩизбыток жидкого металла повышает уровень в патрубке 8, и тем самым обеспечивает постоянное смачивание обеих теплообменных стенок рабочей емкости 3. При остывании жидкий металл приходит в исходное положение.Охлаждающую воду подают в трубу 12 (или 13) через подводящие резиновые шланги (на чертеже не показаны).При исследованиях теплообмена на устройстве с использованием рабочих стенок 4 и 5 емкость 6 аналогичным образом ставят последовательно в необходимое положение в зависимости от эксперимента..Для изменения расстояния между рабочими стенками 1,2,4,5 и трубами 12 и 13 используют сменные прокладки 16 различнойтолщины. Исследование можно проводить в любых промежуточных положениях рабочей емкости в интервале уровней Г-Л-КСлив жидкого металла до ок(жчании экспериментов производят через патрубок 11 в нижнем положении емкости 3.Устройство позволяет проводить широкую серию теплофизических исследований, так как дает возможность изменять в эксперименте материал, толщину теплообменных стенок, расстояние от этих стена до охлаждающих530234 т Риг.2 Состав Техред ь А. Волков Ликов Коррект Микита едак аказ 5242/681 Тираж 1029 Подписное ИНИИПИ Государственного комитета Совета Мини по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская набов СССР ППП Патентю г. Ужгород, ул. Проектная, 4 труб и положение рабочей стенки в пространстве,формула изобретения Устройство для моделирования теплообмена в жидкометаллических системах охлаждения, состоящее из рабочих емкостей с теплообменными стенками, системы охлаждения, нагревателя, линии подачи теплоносителя и газовакуумной системы с подводящим патрубком, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью расширения диапазона теплофизических исследовании, теплообменные стенки рабочих емкостей выполнены съемными, а между емкостями установлен соединительный патрубок Е- образной формы, посредине которого расположен газовакуумный патрубок с конусной внутреннейповерхностью, выполненной с конусностью1/10-1/5 с уклоном в сторону соединительного патрубка, при этом изломы соедини- о 16 т ного па рубка имеют угол 30"60 исвоим внутренним краем выступают за поверхность теплообменной стенки рабочихемкостей на величину, равную двум-тремдиаметрам 2-образного патрубка.