Устройство для определения внутренних характеристик кипения щелочных металлов

(Я) С 01 И 25 0 ий ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(72) В.Ф.Присняков, С.В.Ткаченко, В.Н.Серебрянский и А,И.Логвиненко (71) Днепропетровский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им. 300-летия воссоединения Украины с Россией (53) 66,046,7(088,8)(56) 1. Соорег И,Г 1,1 опс 1 А,1.Р, Тгапяеп 1 1 оса 1 пеаС 11 чх 1 п ппс 1 еа 1 е Ьо 1 пд. Тп 1 гй преп НеаС Тгапе. Со 1 Г Сйхсадо, 1966, с. 111.2, Авксентюк В,П. и др. Исследование механизма кипения жидких металлов, Сб. докладов на 3 Всесоюзной концеренции по теплообмену и гидравлическому сопротивлению при движение двухфазного потока в элементах энергетических машин и аппаратов, Л., апрель 1967, с. 14- 21(прототип).(54)(57) 1. УСТРОЯСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВНУТРЕННИХ ХАРАКТЕРИСТИК КИПЕНИЯ ЦЕЛОЧНЫХ МЕТАЛЛОВ в большом объеме, содержащее замкнутую емкость с щелочным металлом, расположенный внутри нее плоский нагрева" тель, на поверхности которого закреп лена микротермопара, и контрольноизмерительный блок, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью уменьшения трудоемкости, обеспечения безопасности и повышения точности определения, в верхней крышке емкости установлен мерный участок и виде трубы с уровнемером, например, контактного типа, имеющий отношение длины к диаметру 10 Г/320 при диаметре 30д45 мм, причем контакты уровнемера и микротермопары сое" динены с контрольно-измерительным блоком через синхронизатор.2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что мерный участок соединен с емкостью через ,переходные трубы, одна из которых расположена под углом 45 к вертиа :кальной оси емкости и наклонена вниз, а другая, соединяющая верхн выход емкости с газовой полостью мерного участка, соединена с газовым компенсатором.Изобретение относится к технической 4 изикет напРимеР, к УстРойствам,для Определения Внутренних характеРИСТИК КИПЗНИЯ жИДКОСТЕйт КОТОРЬЕмогут быть использованы при прогнозировали ЛОБеце."1 ия систем Охлаждсния атомных реакторов на быстрыхнейтронах при аварийных ситуац(ях.Известно устройство для определения внутренних характеристик кипения теплоносителеи, выг:олненное Бвиде емкос ей с прозрачными стенками содержащее обогреваемый экспериментал ный участок, на которомрастет паровой пузырь. Б процессеопределения гроизводится регистрация режимных параметров, скоростнаякиносъемка роста и отрььза паровогоПУЗЫРЯ (ИНХРОНИЗИРОБаННа 51 С ИЗМЕрением те:пературь 1 поверхности зкс 5 ЕРИМЕНта.1 ЬНОГО УЧа СТКашитм пузырем т 11,Такие устройства пепременимы дляОГРЕДЕЛРНИЯ БНУТЭЕННИХ ХсРакТЕРИСтик кипения щелочных металлов, таккак при температуре кипения стенкиемкости должны быть Быг.олнены изкоррозионностойких жарстпрочных сталей ,т.е, будут непрозрачными т чтоне позволяет использовать скорост -ную киносъемку.Наиболее близким к предлагаемомуЯ ВЛ Я Е т С Я т,ТР О и С т Б 0 тт Г Г О т т тЭ Р ЦЕЛЕН И ЯБНУ"-РЕНН 1(х ХаРЗКТЕ 11-:Ст 1 К КИПЕ".ЯсЛОЧ 5 ЬХ мат аЛЛО В СОДс:ЭжаШЕ Е 3 а 1("располОженный Внутри нее плОскйНаГРЕБатЕЛЬ На ПСВЕРХНОССИ КОТОРОГО 3 ЦКРЕПЛЕНст МИКРОТЕРт 10 паРс. т 51 КОНТвольно в измерительн бтОК, ъемкаОСущЕСТЬЛяЕтоя С ПОМощЬЮ -Е:ТГ Лучей.ИедОстаКОм этОГО "стройстве ЯВляется слоючос.т ь т громе з т.кость,бОльшаЯ тРУДОамкость .РЯ пРОБЗДе -НИ ЭКССРРИМЕНта т РОМЕ СОТО, СТ -РОйотБО:."Е 5 ОЗБОЛЯЕТ ОПРЕДЕЛКТЬ ИЗ -мтэнение 0 бъес ПУзыРЯ а РазлсгНыхР О Н 10 - Оп Т;"1 Ч Е С К 0 Г О ПР Е 0 б Р с 3 0а . Е Л 51 тТаи КаК Пт И .роХОЗЦЕН.-.:И рЕНтГЕНОБСКИХ ЛУ:,:,-. ЧЕРЕЗ СЛОЙ ТЕП 5 ОИЗ 0151 цци, стенки бака,. жидкую и гаровуюфа 3 Ы 51 р 0.1 СХОЦ 1. И Х ОСс бл Е;т Е Иа, КИНОПЛЕНКЕ ПОЛуЧаЕТСЯ таэ:ЗЫГСО ИЭОб"ОажЕНИЕ ПтэЫРс, По КотСРО:,:У ТРУДНОопределить границу ра.з.тела фаз, чтоНЕ аЕТ ВОЗмо(НОС И ТОЧНО ОПРЕДегить еГО Объем а, с ,;,1 вательноИ ЗНЕРГЮ т ПЕРРНОСИМУЮ ПБРОБОИвазой,Це 5 ьБ изобретеня ЯБЯРтс 51 уменьШЕНИЕ ТРУДОЕМКОСТИ т ОбЕС 11 ЕЧЕН;Ебезопасности и 105 ьгтент(е то ности,1 Остс ЬТРННБЯ т 1 Ь ЦолТИ ГастС 5ТЕтт ЧТО Б тстРОЙ(ТБЕ,ЛЯ ОП;. ЕДЕЕНИЯ ВНУТРЕЧ 1 Х ХаРаК ТЕ)ИСТИН Кт Е-. ния щелочных металлов в большомОбътэме, содержащем замкнутуюкость с щелочным металлом, расположенный Внутри нее плоский нагреватель, на поверхности которого закреплена микротермопара, и контрольно-измерительный блок, в Верхнейкрышке емкости установлен мерныйучасток Б Виде трубы с урОВнемерОм,например, контактного типа, имеющийотношение длины к диаметру 10(/З( 20при диаметре 30а45 мм, гричем контакты уровнемера и микротермопары соединены с контрольно-измеРитель 1 ым блоком чеРез синхРОниэатОР,Кроме того, мерный участок соединен с емкостью через переходныетрубы, одна из которых расположенапод углом 45 о к вертикальной осиемкости и наклонена вниз, а другая,сое,гиняюсая верхний выход емкостис газовой полостью мерного участка,соединена с газовым компенсатором.Иа фиг, 1 изображена принципиальНБ 51 СХЕма ПРЕДЛагаЕМОГО УСТРОйСТВана тиг. 2 - нагреватель,устройство для определения внутренних характеристик кигения щелочных металлов содержит емкость 1,щелочной металл 2, нагреватель 3,пластину 4, мерный участок 5, расширительный бак 6, датчики 7 уровня5(идкости, переходные трубы 8-10,микротермопару 11 осцтиллограт 12,с;нхозатор 13, световое табло 14,гЭЛЕсттс Ьт ОТМЕтттиВРЕтЕНИ 1 ЭМсНОМЕТр 16 т т. саЗОБЫи КОМПЕНСаТОр 1твентиль для наддува 18, вентиль дляБакуумирования 1 маиометр 20,ЦстТЧИКИ 2урОБНЯ (ИДКОСТИ В раСШИрит,льном баке. Вентиль 2 , соединительные трубы 23, искусственный:,ентр 24 парообразования в Биде конической Бгадины, трубка 25 подводанатРЯЯ- тРУбки отвода натРиЯ,27 т 28к:л-т.та образующие замкн; ттю алость гля циркулирук:с го ; а т ри я .- бота т сттэсйст Ба происходит вС 1. У СС Мт ПОР 51 Д КЕ,Усг. роис:":.о заполняют рабочимитЭЛСМИ, раэаГрЕЗаЮТ т ЗатЕМ ПОдГОтав.т;с.с к работе ко трольно-измериТСТ;ЬНУ аППтаРаТУРУ. 0 СКИпанИЕ ШЕЛОЧ:ОГО ХеттЗЛЯа 2, Нас:.р-ер Калня, Прои;.хот.т пт т емпера тубе 9:0-1150 К,Сбразопав 1(с 05 На поверхности пласТ;т;т 4 51 сРС БОЙ ПУЗЫРЬ Б ПРОЦЕССЕРоссгт Быталкигает Щелочной металл 2и:т ем:(ости 1 по трубам 8 и 9 чтоБзы 5 ае т из:енение уровня жидкостиВ мерном участке 5, причем изменение объеа Рсавно изменению объемапарового т-.узыря, Изменяющийся уровень (идкости поочередно снизу замьаст контакты датчика уровня 7,сигнал от которого поступает в инхртОнзатор 13 т пси этом быстродейст -вующие реле синхронизатора включаетсоответствующие гальванометры многоканального самопишущего осциллографа 12, которые оставляют отметки наего ленте. Учитывая быстротечностьпроцесса роста пузыря (0,1-0,8 с)на осциллографе 12 установлена ско-.рость протяжки ленты 3-5 м/с, а отметчик времени осциллографа 12 делает отметки на ленте через каждые0,02 с. Одновременно с включением 10гальванометров осциллографа 12 сигнал от контактов датчика уровня 7через синхронизатор 13 подается насветовое табло 14, которое позволяетвизуально контролировать срабатывание датчиков уровня. Одновременнос этим сигналы с первого (нижнего)и последнего (верхнего) датчиковуровня 7 подаются через реле синхронизатора 13 на контакты электронного отметчика времени 15, которыйфиксирует время между срабатываниемукаэанных датчиков и тем самым даетинформацию о продолжительности процесса. При срабатывании последнегоконтакта датчика уровня отметчиквремени 15 выключается,Одновременно с регистрацией сигналов от контактов датчиков уровняна осциллографе 13 непрерывно регистрируется темпетаура поверхностипластины 4 под растущим пузырем, измеряемая микротермопарой 11.Зная расстояние между контактамидатчиков уровня, внутренний диаметртрубы мерного участка 5, а такжевремя срабатывания каждого из этихконтактов определяют йзменениеобъема парового пузыря во времени.При дальнейшей обработке полученногО результата исходят из того, 40что при кипении щелочного металлапузырь в процессе роста на поверхности пластины 4 имеет форму полусферы. Произведя обработку экспериментальных данных для моментов времени, соответствующих срабатываниюкаждого из контактов датчиков уровня 7, получают зависимость В = 8(Т),которая представляется в виде графика изменения радиуса парового пузы Оря во времени. Погрешность определения радиуса пузыря зависит от погрешности измерения внутреннего диаметра мерного участка 5 и погрешности измерения перемещения уровняжидкости во времени.При диаметре мерного участка 20 ммперемещение уровня для такого жеотрывного диаметра пузыря составляет 360 мм. Однако в мерном участке 5 такого диаметра нельзя установить более 5-6 датчиков уровня, таккак большее их количество загромождает проходное сечение канала на25%, В связи с этим установлениеменьшего количества датчиков уровняведет к увеличению относительнойпогрешности при определении уровнядо 20.При диаметре мерного участка60 мм перемещение уровня для такогоже отрывного диаметра пузыря составляет 45 мл. При таком перемещенииуровня на базовом расстоянии повысоте мерного участка 5 можно установить не более 4-5 датчиков. уровня,так как более частое их размещениеприводит к преждевременному замыканию .+1 контакта по отношению кконтакту. Это обусловлено подъемом мениска жидкости по телу 1 контакта под действием сил поверхностного натяжения, При установке 4-5датчиков относительная погрешностьизмерения уровня жидкости увеличивается до 25,Для обоснования длины мерногоучастка 5 2/с, = 10-20 следует отметить, что при . й ( 10 газовой полости над перемещающимся уровнемоказывается малым из-за относительно небольшогс расстояния между начальным (нулевым) уровнем жидкостив мерном участке 5 и трубке 3, чтоприводит при резком повышении уровня в процессе роста пузыря к забросу жидкого металла в трубку 23, соединяющую газовую полость мерногоучастка 5 с полостью газового компенсатора 17, что недопустимо, При1).,20 без необходимости увеличиваются габарить: устройства.Предлагаемое устройство позволяет производить измерения внутренних характеристик кипения щелочныхметаллов с точностью на порядок выше, чем с помошью известных устройств, обеспечивает обеэопасность:и уменьшает трудоемкость определения искомых характеристик.1073658 ф у Тимохина едактор Заказ Подписн Филиал ППП 11 атент" г,ужгород, ул,Проектная,О 42ВНИИПИ Государсно делам изоб113035, Москва,Составитель Б.ГусеваТехред О,Неце Корректор И,Эрдейи Тираж 823 венного комитета,СС етений и сткрытий Х(-35, Раушская наб.