Способ определения времени задержки от начала контакта расплава с жидкостью до парового взрыва

Способ определения времени задержки от начала контакта расплава с жидкостью до парового взрыва

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к методам теплогидравлических исследований взрывного взаимодействия расплавов веществ с жидкостями и может быть использовано в ядерной энергетике, металлургической промышленности, при производстве алюминия и титана и в геофизике. Изобретение позволяет повысить точность определения времени задержки. Способ определения времени задержки от начала контакта порции расплава с жидкостью до парового взрыва заключается в фиксировании моментов начала контакта и взрыва соответственно по появлению и резкому нарастанию амплитуд высокочастотных составляющих шумов вскипания жидкости. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

I5i) 4 G 01 N 29/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A BTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

П1П)!0-1 л-,., 1 3М11 ) Б. и1О;;А

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬГГИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21 ) 4 205 098/23 — 26 (22) 06.03.87 (46) 30.10 .89. Бюл. У 40 (72) P.Ф.Г1асагутов, А.А.Косарев и С.P.Харитонлв (53) 534.222.2 (088.8) (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВРЕ?1ЕНИ 3АДЕРЖКИ ОТ НАЧАЛА КОНТАКТА РАСПЛАВА

С ЖИДКОСТЬЮ ДО ПАРОВОГО ВЗРЬ1ВА (57) Иэобретениг относится к методам теплогидравлических исследований взрывного взаимодействия расплавов веществ с жидкостями и может быть исИзобретение относится к методам теплогидродинамических исследований взрывного вэаимодейctBHR расллавов веществ с жидкостями и может быть использовано в ядерной энергетике на тепловых и быстрых нейтронах, в металлургической промышленности лри производстве алюминия и титана, в бумажном производстве и производстве сжиженных газов, в геофизике °

Одной из важнейших проблем без— опасности ядерных энергетических установок является Hoзможность аварийных перегревов в активной зоне реактора, например, при аварии с потерей теплоносителя.

Пл авлен ие те лло вьд ел яющих зле ме нтоп исключительно опасно для реакторов с жидкостным охлаждением, так как смешение горячег о расплава с холодным жидким теплоносителем может привести к паровому вэ рыву, сопровождающемуся серьезными повреждениями конструктивных элемсн г н реактора.

„„SU„„1518778 А1 пользовано в ядерной энергетике, металлургической промышленности, при производстве алюминия и титана и в геофизике. Изобретение позволяет повысить точность определения времени задержки. Способ определения времени задержки от начала контакта порции расплава с жидкостью до парового вз рыв а з аключ ае т ся в фиксировании моментов начала контакта и взрыва соответственно ло появлению и резкому нарастанию амплитуд высокочастотных составляющих шумов вскипания жидкости. 2 ил .

С момента начала контакта порции расплава с жидкостью начальный период взаимодействия носит относительно спокойный характер. В течение этого периода порция расплава, окруженная паровой парогазовой) пленкой, в компактном виде попадает в жидкость. Он заканчивается диспергированием расплава на мелкие (преимущественный размер 10 -10 м) частицы в результате действия некоего инициирующего механизма. Во второй фазе взаимодействия благодаря образованию громадной суммарной поверхности теплообмена расплава с жидкостью (возможно увеличение поверхности в десятки тысяч раз) как результат диспергирования наблюдается паровой взрыв. В течение тысячных долей секунды происходит интенсивная передача тепла от расплава жидкости, которая иэ -за рас— ширения образующегося пара совершает механическую работу. В условиях про— мышленных установок эта работа может щих.

В случле взаимодействия расилавов с жидкостями (и;Зр()ной взрыв имеет место лишь при ((y((fc (твенном недогрр13е жидкости до т(и(ературы кипения) 55

lit ë tl и(;! 31 1),(< () ъ !((< (t t (tf I;) Г 1(1 1)()<1)lt l((к() (о и;1(tll т б (1 .

Вр(мл злдс ржки от ll(l !ллл кои тлктл

Pi((II JI

Г)зрьtt3;3 — один из (3(3)t(tt(.It(I!If)(илрлметР(3В Х IР 1КТЕPI(ЗУК)Щ(fX <<)СЛОВ ИЯ Г О ТОВЯ

« щегося парового в.)pf If!f1. Точность его ()1(p< p(леиия в Зависимости от начлльиых температур расиллва и жидкос— ти, длвления, компактности и массы рлсил л ва, скорости Itx(3J3a порции расплава в жидкость, газосодержлния в жидкости и других факторов имеет иринцииилльное значение для выясне— ния механизма взаимодействия.

Цель изобретения — повышение точности определения в ремени задержки от начала контакта и<)рнии расплава с жидкостью до начала паров()го взрыва.

Способ оир(деления времени задержки от начала контлктл порции распла— вл с жидкостью до Itapofforo взрыва (с ) основан на сопоставлении момен0 тов нлчл3)з контакта и начала парово- 25 го взрыва, определяемого при помощи измерения импульса давления. 11омент нлчллл контакта определяют не по пре— рыванию луча oт гелийиеонового лазера, а по возникновению высокочастотных составляющих акустических шумов вскииания жидкости. При определении момента начала парового взрыва введена дополнительная операция рег ист— рации резкого нарастания амплитуд высокочастотных составляющих шумов кипения, за которым непосредственно следует появление импульса давления, сопровождающего паровой вз рыв .

Положительный эффект по(3ышен(гя 40 точности определения времени задержки при осуществлении предлагаемого способа достигается как за счет иовышения точности определения момента начала контакта порции расплава с 45 жидкостью, так и 3(3 счет повышения точности определения момента начала парового взрыва .

Необходимым условием воэможности регистрации момента начала теплового 50 взаимодействия расплава с жидкостью по высокочастотным составляющим акустических (((ум(3в 13(кииания является нл— личие в спектр< шумов этих состлвляю(1КУ (. Г ll (((K (и. (ПУИЬ! 11(t((ИТ< .<11, ll() lt lt lt < t t— (.I(13(I<((ти г(и(рируютсл н шир<>ком (!1(:!—

I1(t 3() lf(ЧЛ(.ТСЗТ БКЛЮЧЛЯ V!(l ТР!1 (НУf ()— ную обллсть, Точность оиределсния мог<сит(1 нлчл3(л ко((такта ио иредлл гаев мому способу определяется ни)кней t р зничиой частотой регистрируемых лкус— тических шумов и временем распространения :звуковогo сигнала из зоны егo генерации (вбг!и 3и свободной поверхности жидкости) до места устлновки преобразователя акустического длтчика. Последнее может быть оценено из известного соотношения с = 1/C. Тлк для воды при С = 1,5 1О и/с и 1

3 10 м ьр =- 2.10 с. Крутизна фронта нарастания акустического импульса определяется выбором нижне(3 частотой границы регистрируемых ((fóмов. Чем выше эта частота, тем круче фронт нарастания импульса. Характерное время нарастания импульса можно оценить иэ соотношения (= (t/2ff1. (Если, например, й„10 Гц, то с )

1,57 1О с. Суммарное время эаиаз— дывания в регистрации момента начллл контакта не больше (. = е + с а Е с. 1,8 1О с. Нижнюю частотную границу можно выбирать переменной в зависимости от степени недогрева жидкости цо температуры насыщения. Чем выше степень недогрева, тем меньше абсолютное значение времени задержки от начала контакта до парового взрыва. При неизменной частотной rpa нице регистрируемых шумов f H относительная точность определения времени задержки хуже при большей степени недогрева. В то же время известно, что с увеличением степени недогрева существенно возрастает вклад высокочастотных составляющих в спектр шума кипения, что дает возможность увеличить значение нижней частотной границы f„, компенсируя возможное сниже— ние относительной точности определения момента начала контакта.

Аналогичным образом можно показать, что по предлагаемому способу точность определения момента начала илрового взрыва, связанная с запаздыванием, имеет тот же порядок величины, что и при определении момента начала контакта расплава с жидкостью.

Этл точность вышее, чем при определении начала парового взрыва по способу-прототипу, как минимум, на порядок.! 518778

><.< »< >1<<)< <<1 »<11)»» y(1 ;!<<<><<. 1< >«> > чт<> нач;<.<«»<ар< н< г > нарына ныэына< т резв кпй росT,<ì»ëèòóä высокочастотных

<.-oñòë«ëяющих шумов кипения, амплитуда перного импульса давления вслед з>э этим через несколько тысячных долей секунды достигает величин, свидетельствующих о развитии парового взрыва. При этом граница, разделяющая период времени задержки и фазу парового взрыва, более четко выражена на записи составл яющих в высокочастотной части сне тра шумов кипения, чем на диаграмме записи иипульса давления. Вместе с тем эта граница надежно идентифицируется ляль на основе сопоставления показаний обоих типов датчиков. Опережение в скорости нарастания амплитуд высокочастотных составляющих акустических шумов над скоростью роста амплитуды регистрируемого импульса давления физически вполне логично.

На фиг. 1 приведена схема установки 1реализующей предлагаемый способ; на фиг. 2 — результат определения времени задержки (<ц) от начала контакта расплава с жидкостью до паровоro взрыва.

Установка содержит печь 1 для приготовления расплава 2 (например, олова) с заданной температурой (500800 С) и его подачи в жидкосгь 3 (дистиллированную воду), находящуюся при заданной температуре (20-80 С) на экспериментальном участке 4.

Время задержки от начала контакта порции расплава 2 с жидкостью 3 до пнч;>ла п>эр<>но»(> нэрына в зоне 5 язв меряют путем с прелеления момента начала конт;<ê Tà и определения момента начала парон(го взрыва. Момент Ha÷ÿ—

5 ла контакта и момент начала парового взрыва определяют, измеряя высокочастотные составлян щие акустических шу— мон датчиком 6 (представляющим собой волноводный преобразователь с пьезоэлементом ЦТС вЂ” 1 9) с усилителем 7, выход которого подключен к регистрирующему прибору 8.

Волновод акустического датчика был изготовлен из стали Х! 81110Т в виде цилиндрического стержня диаметром

l0 мм и длиной 250 мм.

Он служит механическим фильтром, подавляющим низкочастотные составляющие спектра шума.

Предложенный способ как иинимум на порядок повышает точность определения времени задержки парового взрыва.

Он прост и дешев.

25 формул а изобретения

Способ определения времени задерж30 ки от начала контакта расплава с жидкостью до парового взрыва, включающий определения моментов начала контакта и взрыва, о тл и ч ающ ийс я тем, что, с целью повышения точности определения, моменты начала контакта и взрыва определяют соответственно по появлению и резкому нарастанию амплитуд высокочастотных составляющих шумов вскипания жидкости.

1518778

f00

700 Ерем, юс

Составитель В.Вилинская

Редактор Л.Пчолииская Техред А. Кравчук Корректор M.Càìáoðñêàÿ

Заказ 6602/Sl Тираж 789 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета па изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственнс -издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101