Установка для исследования теплофизических параметров криогенных хладоагентов в поле центробежных сил

СОЮЗ СОВЕТСНИХсаи ламчииипРЕСПУБЛИК ПЮ (И) зЮС 01 М ОПИСАНИЕ ИЗОБРН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Е,Ищенко,а и В.И.Савелй институткраинской СС ь ство25/О 0,19овка длях жидкосл. Препротип)ИССЛЕДОВБТРОВ КРИЦЕНТРОДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) 1. Авторское свидетелСССР Р 670864, кл.С 01 И2. Кириченко Ю.А. Устаизучения кипения криогеннытей в поле центробежных сиФТИНТ, Харьков, 1976 .(про(54)(57) 1. УСТАНОВКА ДЛЯНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМОГЕННЫХ ХЛАДАГЕНТОВ В ПОЛ БЕЖНЫХ СИЛ, содержащая размещенную в вакуумированной .полости ротора рабочую емкость, газовая полость которой сообщается с дренажным трубопроводом, и осевой трубопровод подачи жидкого хладагента, о т л и = ч а ю щ а я с я тем, что, с целью Р исключения влияния теплопритоков по конструктивным элементам на результаты исследований, на оси вращения . ротора установлена сообщающаяся с 78 осевым трубопроводом подачи хладаген. та дополнительная емкость, снабженная осевым. дренажным трубопроводом инт и радиальным патрубком, вход которого сообщен с жидкостной полостью А . дополнительной емкости, а выход - ф с ладкостной полостью, закрепленной на патрубке рабочей емкости.1029059 40 2. Установка по п. 1, о т л и - ч а ю щ а я с я тем, что на дополнительной емкости посредством радиальных патрубков установлены симметрично относительно оси врацения по крайней мере две рабочие емкости, жидкостные полости которых соединены кольцеобразным трубопроводом. Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь"зовано при исследовании теплофизи-ческих параметров криогенных хладагентов в поле центробежных сил, в 5частности в роторах электрическихмашин, охлаждаемых криогенными жидкостями.Известна установка для исследова-ния теплообмена при движении крисгенных жидкостей или газав в каналахв поле центробежных сил, содержацаяРазъемный ротор, в вакуумированнойполости которого установлены экспериментальные каналы сообщающиеся с раздаточным коллектором, снабженным осевым дренажным трубопрово-.дом 1 3Недостатком этого Устройства является влияние на результаты исследований отсутствия разделения потоков паров хладагента экспериментальных каналов и раздаточного коллектора.Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности являетсяустройство для изучения кипенияжидкостей в поле центробежных сил.Устройство содержит установленнуюв вакуумированной полости роторарабочую емкость, газовая полостькоторой сообщается с дрейажным трубопроводом, и осевой трубопроводподачи жидкого хладагента 2,Недостатком этой установки является наличие теплопритоков к рабочему сосуду по горловине, вызываюцему за короткое время испарение криогенной жидкости, чтоделает необходимым частый долив жидкости непосредственно в рабочую емкость вовремя проведения эксперимента и неблагоприятно сказывается на качестве и результатах исследований.Цель изобретения - исключениевлияния теплопритоков по конструктивным элементам на результаты исследований, а также расширение Функциональных возможностей установки.Поставленная цель достигается тем,что в установке, содержацей установ 3. Установка по и. 1, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, дренажный трубопровод рабочей емкости содержит Ч-.образный участок, одно плечо которого размещено внутри вакуумированной полости ,ротора, а другое - снаружи. енную в вакуумированной полости роора рабочую емкость, газовая полость которой сообщается с дренажным трубопроводом, и осевой трубопровод подачи хладагента, дополнительно на оси врацения ротора установлена сообцающаяся с осевым трубопроводом подачи хладагента дополнительная емкость, снабженная осевым дренажным трубопроводом и радиальным патрубком, вход которого сообцен е жидкостной полостью дополнительной емкости, а выход - с жидкостной полостью, закрепленной на патрубке рабсчей емкости. При этом под жидкост-" ной полостью емкости понимается та .часть ее обмена, которая предназначена для заполнения жидкой фазой хладагента. Симметрично относительно оси вращения целесоЬбразно установить две или более рабочие емкости, закрепленные на дополнительной емкости посредством радиальных патрубков, жидкостные полости этих емкостей со единены между собой кольцеообраэным трубопроводом. Кроме того, дренажный трубопровод каждой рабочей емкости может содержать-образный участок, одно плечо которого размещено внутри вакуумированной полости ротора, а второе - снаружи,Закрепление рабочей емкости с помощью радиального патрубка на дополнительной емкости позволяет блокировать теплоприток от силового корпуса к рабочей емкости, и тем самым увеличить время эксперимента без подзаливки жидкости в рабочую емкостьСоединение радиальным патрубком жидкостных полостей рабочей и дополнительной емкостей позволяет отделить их газовые полости и организовать раздельный отвод потоков паров хладагента из рабочей и дополмительной емкости., и тем самым иск50 55 60 65 лючить влияние паров, попадающих в установку извне,Размещение симметрично относитель. но оси двух или более рабочих ем- костей позволяет наряду с приданием конструкции осевой симметрии для устранения дисбаланса разместить резервный комплект датчиков, что повышает надежность экспериментов.Соединение жидкостных полостей рабочих емкостей кольцеобразнйм трубопроводом устраняет возможный из-за различного уровня жидкости в рабочих емкостях дисбаланс.Наличие у дренажного трубопровода М -образного участка позволяет ,расширить функциональные возможности установки, поскольку за счет термосифонного эффекта возможно понижение давления в газовой полости рабочего сосуда. На чертеже схематически изображена предлагаемая установка, общий вид,разрез.Установка содержит установленный в подшипниковых опорах 1 и 2 ротор 3, приводимый во вращение через шкив 4 электродвигателя постоянного тока (не показан), Для удобства монтажа стойки 5 с датчиками 6 температуры, размещенных в жидкостной полости рабочей емкости 7, ротор у правого торца выполнен разъемным в вертикальной плоскости. Торцовая крышка 8 с обечайкой 9 ротора соединяется с помощью фланцевого соединения.Внутренняя полость 10 ротора периодически вакуумируется через клапан 11, Рабочая емкость 7 закреплена на радиальном патрубке 12, жестко связанном с дополнительной емкостью 13. Дополнительная емкость 13 с одной стороны связана с обечайкой 9 через тепломеханический мост 14, часть ко.- торого выполнена в виде стеклопластиковых дисков, а часть - в виде неподвижного подшипникового узла С другой стороны дополнительная емкость 13 с помощью тонкостенных трубок 15 и 16 из нержавеющей стали крепится к полувалу 17 крышки 8. К тепломеханическим мостам 14 и 15 жестко подсоединен медный экран 18, который защищает рабочую емкость 7 от радиационного теплопритока со стороны обечайки 9 и крышки 8. Внутри трубки 15 по оси ротора размещен теплоизолированный трубопровод 19 подачи жидкого хладагента в дополнительную емкость 13. Внутренняя поверхность трубки 15 и наружная поверхность трубопровода 19 образуют кольцевой дренажный трубопровод 20, сообщающийся с газовой полостью 21 дополнительной емкости. Жидкостная полость 22 дополнительной емкости через входное отверстие 23 и выход 5 10 15 20 25 30 35 40 45 ное отверстие 24 радиального патруб-.ка 12 соединяется с жидкостнойполостью 25 рабочей емкости 7, "Выходное отверстие 24 патрубка 12расположено на максимально возможном радиусе жидкостной полости 25для обеспечения возможности отделения газовой полости 21 дополнительной емкости от газовой полости 26рабочей емкости. Входное отверстие23 патрубка 12 расположено на радиусе, обеспечивающем необходимый,"буферный" запас жидкого хладагентав .дополнительной емкости. Рабочаяемкость 7 снабжена сообщающимисяс газовой полостью 26 дренажным тру-"бопроводом 27, Одно плечо Ч -образного участка трубопровода 27 размещено внутри вакуумированной полости10 ротора, а второе жестко закреплено на торцовой крышке 8, причемрадиус, на котором соедийены обаплеча больше, чем радиус поверхнос-.ти хладагента в жидкостной полости25 рабочей емкости, Через дренажный,трубопровод 27 на колодку электроразъема 28, установленного на крышке 8, введены измерительные цепи,что обеспечивает уменьшение теплопритока по ним за счет охлажденияповерхности жгута 29 отходящими парами хладагента,На дополнительнбй емкости симметрично установлена с помощью ра:диального патрубка аналогичная рабочая емкость сдатчиками температуры, снабженная дренажным трубопроводом и окруженная теплорадиационным экраном, Для выравнивания уровней жидкости в этих рабочих сосудахих жидкостные полости соединены спомощью кольцеобразного трубопровода 30. Газовые полости рабочих емкостей сообщаются с собственнымисистемами измерения расхода черезсоответствующие дренажные каналы,которые в свою очередь отделены отдренажного трубопровода 20,Установка работает следующим образом.Перед проведением исследований на установке вакуумируется полость 10 ротора 3, Затем ротор приводится во вращение и в дополнительную емкость 13 по трубопроводу 19 подается жидкий хладагент. Центробежными си" лами жидкость отбрасывается от оси дополнительной емкости к ее стенкам и при достижении ею уровня входного отверстия 23 радиального патрубка 12 поступает через выходное отверстие 24 патрубка в рабочий сосуд 7Поступающая в рабочие сосуды жидкость благодаря кольцеобразному трубопроводу 30 равномерно заполняет все рабочие емкости. После заполнения жидкостной полости 25 рабочей1029059 Составитель В. ЗайченкоТехред А.АчКорректор А.Боня Редактор А. Химчука авва аеае еваееаеваееаеа еаа аее е вееЗаказ 4966/41 Тираж 873 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5Ъ Филиал ППП фПатент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 емкости уменьшается подача хладагента, и производится подпитка хладаген та только для компенсации теплопритока к дополнительной емкости 13.Некоторое время проводится стабилиэа. ция теплового режима установки, а затем с помощью датчиков температуры ;и систем измерительного комплекса 1 не показаны) производятся необходимые измерения.Отходящие по дренажному трубо проводу 20 пары из газовой полости 21 дополнительной емкости 13 охлаждают тепловой мост 15, уменьшая теплоприток к дополнительной емкости и охлаждая за счет тенлопровод ности радиационные экраны, контактирующие с трубкой 15. Пары хлад- агента из газовой полости рабочей, емкости 26 поступают по дренажному трубопроводу 27 на систему измерения О расхода. На участке дренажного трубопровода, размещенного в вакуумированной полости 10 ротора, нагрев паров незначителен, в то время как на участке, расположенном снаружи, нагрев велик и .температура отходящих газов в:конце радиального участка может достигать величины близ" кой к комнатной. За счет разности давлений столбов газов в ветвях -образного участка дренажноготрубопровода создается термосифонный эффект, а в связи с тем, что газовая полость 26 рабочей емкостиотделена от газовой полости 21дополнительной емкости, над поверхностью жидкости в рабочем сосудеможет быть достигнуто давление ниже атмосферного,Во второй рабочей емкости проис- ходят аналогичные процессы. При этом с целью повьааения достоверности информации о результатах измерения потоки газов из рабочей емкости направляются на отдельные системы измерения расходов.В предлагаемой установке полностью исключен. теплоприток к рабочей емкости по конструктивным элементам силового корпуса. Это достигается эа счет крепления рабочих емкостей к дополнительной, которая в установившемся режиме работы частично заполнена жидким хладагентом и блокирует . внешние теплопритоки. В итоге существенно повышается точность и повторяемость получаемых результатов, не требуется многократное дублирование экспериментов, уменьшается расход хладагентов. Одновременно обеспечена возможность понижения давления газа над жидким хлад агентом в рвбочие емкости, что расширяет диапазон экспериментов, которые могут быть проведены на этой установке.