Колонка для проведения тепловых испытаний

Сфез Советскик Социалистически и Рвспублик(22) Заявлено 26.03.80 (21) 2900063/18-25с присоединением заявки йо(51)м, Кл,з 6 01 К 17/06 Государственный комитет СССР ио делам изобретений и открытий(54) КОЛОНКА ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ТЕПЛОВЫХ ИСПЫТАНИЙ 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 кризисатеплоотдачи в пучках стержней, имити рующих тепловые условия в ядерных энергетических установках. Колонка для проведения тепловых испытаний состоит из корпуса-обечайки, выполняемого обычно из нержавеющей стали и служащего для установки внутрь 15 корпуса электрообогреваемых стержней. Поскольку испытания проводятся при высоких давлениях ( до 500 оС ) корпус должен быть достаточно прочным и обеспечивать герметичность. Внутрь 20 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 про цессе проведения экспериментов мощ,- ность, подводимая .к электрообогреваемым стержням достигает 1-2 МВт, а токи, проходящие. через электрообогреваемые стержни 6000-7000 А, поэтому корпус колонки должен быть надежно электроизолирован от электрообогреваемых стержней. В известных конструкциях колонок это достигается при помощи центровочных штифтов, изготавливаемых из спеченной окисибериллия (1.Однако конструкция колонки не обеспечивает электроизоляцию большо-" го количества стержней, устанавливаемых в одном корпусет при прОведении тепловых испытаний в результате динамического воздействия потока теплоносителя, прокачиваемого через колонку, возможны изломы штифтов, что приводит к нарушению .центровки и электроизоляции стержней от корпуса, к прогару корпуса и выходу колонки из строя.Наиболее близкой. по технической сущности к изобретению является колонка для проведения тепловых испытаний, содержащая. покрытый с внут ренней стороны электроизолирующим слоем корпус, в котором установле 89008715 ны по высоте колонки дистанционирующие поперечные решетки, черезотверстия которых пропущены электропроводные стержни.Электрообогреваемые стержни, помещенные внутрь корпуса, омываютсятеплоносителем, прокачиваемым через колонку, и имитируют тепловыеусловия, в которых находятся тепловыделяющие элементы в ядерных энергетических установках. Подвод напряжения к электрообогреваемым стержнямосуществляется от источника питания.Фиксация электрообогреваемых стержней в заданном положении осуществляется при помощи дистанционирующихрешеток укрепленных к центральномунеобогреваемому стержню. Электроизоляция корпуса-обечайки от электрообогреваемых стержней осуществляетсяпри помощи только хроридовых втулок,установленных между корпусом и дистанционирующими решетками. Тем самым осуществляется электроизоляциякорпуса от электрообогреваемыхстержней 2,При высоких температурах и давлениях двухфазная смесь теплоносителя,проходящая через колонку, разрушаетматериал электроизолирующих втулок(талькохлорид), что приводит к нарушению электроизоляции между корпусом и электрообогреваемыми стержнями, прогару корпуса и выходу колонки из строя. Кроме того, происходит унос материала электроизолирующих втулок (талькохлорид) в теплоноситель, проходящий через колонку. Теплоноситель в результате засорения материалом электроизолирующихвтулок неконтролируемо изменяет теплифизические свойства, что сказывается на результатах тепловых испытаний, особенно при использованиив качестве теплоносителей фреонов.В этом случае во избежании засорения теплоносителя необходима частаязамена фреона, циркулирующего в контуре и электроизолирующих втулокчто значительно удорожает проведение экспериментов. При разрушенииэлектроизолирующих втулок нарушается герметичность между дистанционирующими .решетками и электроизолирующими втулками, что изменяет условия протекания теплоносителя (изменяется гидравлическое сопротивление ) и сказывается на результатах тепловых испытанийЦель изобретения - повышение на-.дежности тепловых испытаний и представительности экспериментальныхданных.Указанная цель достигается тем,что внутри колонки. для проведениятепловых испытаний, содержащей покрытый с внутренней стороны электроизолирующим слоем корпус, в которомустановлены по высоте колонки дис 20 25 30 35 40 45 50 55 60 б 5 танционирующие.поперечные решетки,через отверстия которых пропущены,электропроводные стержни, каждая дистанционирующая решетка эакреплена во втулке из коррозионностойкого материала с внешним диаметром,равным внутреннему. диаметру колонки, причем втулки разделены междусобой электроизоляционными прокладками. Втулки из коррозионностойкогоматериала предохраняют электроизолирующий слой от материала электроизолирующего сг;оя в контур с теплоносителем, Одновременно втулки служат для фиксации дистанционирующих решеток,На чертеже приведена секция ко- 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 гепловых 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 втулками 3 из коррозионностойкого материала.Втулки 3, выполненные заодно с - дистанционирующими решетками 4, размещаются с внутренней стороны элект. - роизолирующих втулок 2 и служат для предохранения втулок Ъ от воздействия теплоносителя, прокачиваемого через колонку и фиксации дистанционирующих решеток 4 в пространстве. Втулки 3 разделены между собой электроизолирующими прокладками 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 электропровсдных 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 7 м, что создает трудности при сборке и монтаже 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 электропровод ные стержни б. При этом мощности, подводимые к колонке-(электропроводным стержням), достигают до 1-.2 МВт, а токи до .бтыс.А. Поэтому контакт электропроводных стержней с корпусомобечайкой .приводит к прогару корпуса, выбросу теплоносителя в помещение (давление. в колонке может достичь до 200 ат) и выходу из строя колонки. Измерение температуры стенки осуществляется при помощи термопар, установленных внутри стержней, выполненных полыми.Устранение контакта электроизолирующего слоя (втулок 2) с теплоносителем позволяет избежать уноса материала в теплоноситель, что улучшает качество проведения эксперимента; и снижает стоимость проведения тепловых испытаний, поскольку.отпадает необходимость. в частой смене теплоносителя. Так, например, при Расходе теплоносителя. 20 т/ч, количество фреона в контуре. 500 л, За вреуя проведения эксперимента необходима 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 изобретенияКолонка для проведения. тепловыхиспытаний, содержащая покрытый свнутренней стороны электроизолирую- .щим слоем корпус, в котором установлены по высоте колонки дистанциони"рующие.поперечные решетки, черезотверстия которых пропущены электропроводные стержни, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения надежности испытаний.и представительности экспериментальных20 данных, каждая дистанционирующаярешетка закреплена во втулке изкорроэионностойкого.материала свнешним диаметром, равным внутреннему диаметру колонки,. причем втул 25 ки Разделены между собой электроизоляционными прокладками.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Исследование критических -тепловых потоков .в пучках стержнейСЭВ, семинар ТФ4, М., 1974,с.291-300.2. Там же , с.9-42 (прототип).890087 Составитель Л.Дикаячный Техред 3, фанта Корректор В.Синицка дакт 10 а Филиал ППП Патент, г,Ужгород роектная,/63 Тираж 910 ВНИИПИ Государственн по делам изобрете 113035,Москва,ЖПодписноего комитета СССРий и открытийРаушская наб., д.4/5