DE2248955A1

DE2248955A1 - DEVICE FOR DETERMINING STEAM BUBBLE FORMATION, CAVITATION AND EROSION

Info

Publication number: DE2248955A1
Application number: DE19722248955
Authority: DE
Inventors: Marcel Delaval; Max Hardy
Original assignee: European Atomic Energy Community Euratom
Current assignee: European Atomic Energy Community Euratom
Priority date: 1971-10-15
Filing date: 1972-10-02
Publication date: 1973-04-19
Also published as: GB1416145A; LU64098A1; NL7213151A; FR2157434A5; BE789969A; IT966081B

Description

Europäische Atomgemeinschaft (EUEATOM), Europazentrum Kirchberg, LuxemburgEuropean Atomic Energy Community (EUEATOM), European Center Kirchberg, Luxembourg

Einrichtung zum Feststellen der Dampfblasenbildung, der Kavitation und der Erosion Device for determining the formation of vapor bubbles, cavitation and erosion

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System bzwo eine Einrichtung zum Feststellen der Dampfblasenbildung, der Kavitation und ganz allgemein der Blasenresorption in einem flüssigen Medium»The present invention relates to a system or a Device for determining the formation of vapor bubbles, cavitation and, more generally, bubble resorption in a liquid medium »

Kavitationserscheinungen findet man in allen Medien, wo das flüssige Mittel mit Rotationsmaschinen wie Turbinen, Pumpen usw» im Spiel ist oder beim Strömen, wo die Geschwindigkeit zunimmt und der Druck bis unterhalb der Dampfspannung der Flüssigkeit absinkt, beispielsweise bei Venturi-Rohren, Rohrleitungssystemen und Membranen» Außerdem bilden sich bei der Kavitation Dampfblasen, die etwas weiter, wo der Druck wieder angestiegen ist, kondensieren»Cavitation phenomena can be found in all media, where the liquid medium with rotating machines such as turbines, Pumps, etc., where the speed is involved, or when flowing increases and the pressure drops below the vapor tension of the liquid, for example at Venturi tubes, piping systems and membranes »In addition, cavitation forms vapor bubbles, which somewhat continue to condense where the pressure has risen again »

Bei rascher Resorption der Dampfblasen entweder bei Kondensation oder bei Strömungskavitationserscheinung findet eine Freisetzung von Energie statt, die in Form von Druckspitzen ausgestrahlt wird, die Stoßwellen entstehen lassen, die sich in dem Medium fortpflanzen und sehr erhebliche Drücke verursachen»With rapid resorption of the vapor bubbles either with condensation or with flow cavitation phenomena takes place a release of energy takes place, which is emitted in the form of pressure peaks that cause shock waves to occur, which propagate in the medium and cause very considerable pressures »

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INSPECTEDINSPECTED

Es sind mehrere Verfahren bekannt zum Feststellen von Dampfblasen und von Dampfblasenbildung im allgemeinen· Man kann die optischen Verfahren erwähnen, die aber nur in besonderen Fällen anwendbar sind· Es wäre nämlich sehr schwierig, solche Verfahren in Gegenwart von Gamma-Strahlung oder von Neutronen oder im Falle von Reaktorkanälen zu verwenden» Auch die elektrischen Verfahren erweisen sich im lalle einer Neutronenumgebung oder von Strahlungen fast unmöglich» Die Röntgen- oder Gamma-Strahlen verwendenden Verfahren haben praktisch keine Wirkung, wenn es sich um bei hohen Temperaturen und hohen Drücken durchzuführende Messung handelt und wenn das Medium, in welchem die Messung durchgeführt wird, Korrosionemittel enthält· Auch die akustischen Verfahren führen praktisch zu keinen guten Ergebnissen, wenn die Messung in einer bestrahlten Umgebung (Neutronen, Gamma-Strahlung usw·) durchgeführt wird, und in Gegenwart von hohen Drücken und hohen Temperaturen sind die Daten ungenau»Several methods are known for detecting Vapor bubbles and the formation of vapor bubbles in general One can mention the optical methods, but they are only applicable in special cases. It would be very difficult to carry out such processes in the presence of gamma radiation or of neutrons or in the case of reactor channels to use »The electrical procedures also turn out to be Almost impossible in the presence of a neutron environment or radiation »Using x-rays or gamma rays Procedures have practically no effect when they are to be carried out at high temperatures and high pressures Measurement and if the medium in which the measurement is carried out contains corrosion agents · Also the acoustic methods practically do not lead to good results if the measurement is carried out in an irradiated area Environment (neutrons, gamma radiation, etc.) becomes, and in the presence of high pressures and high temperatures the data is inaccurate »

Um die vorerwähnten Mängel und Nachteile zu beheben, wird erfindungsgemäß ein neuartiges Verfahren zum Feststellen von Dampfblasenbildung vorgeschlagen, das es ermöglicht» aus der ferne und ohne Verstopfung eines Kanals die ungewollte Dampfblasenbildung oder die Kavitation festzustellen und im letzteren Falle eine Erosion zu verhindern· Es ermöglicht außerdem, beispielsweise die Grenze eines Leistungsbereiches oder einer Betriebaachwelle zu bestimmen» In order to remedy the aforementioned shortcomings and disadvantages, a novel method of detection is provided according to the invention suggested by the formation of vapor bubbles, which makes it possible »remotely and without clogging a duct the unwanted To determine the formation of vapor bubbles or cavitation and, in the latter case, to prevent erosion · It also enables, for example, the limit of a performance range or an operating shaft to be determined »

Bei Kenntnis der Ortslage der Meßfühler läßt sich durch Bestimmung einee Meßfühlers gegenüber den anderen Meßfühlern der Ursprung des Phänomens leicht lokalisieren·If the location of the sensors is known, one sensor can be determined in relation to the other sensors easily locate the origin of the phenomenon

Gemäß dem Hauptmerkmal der Erfindung besteht da* neueAccording to the main feature of the invention, there are new ones

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System in einer Einrichtung, bei der mehrere, an verschiedenen Stellen'in wechselseitigem Abstand voneinander in das flüssige Medium eingetauchte Druckmeßfühler mit unterschiedlicher Eigenfrequenz vorgesehen sind»System in a facility where several, at different Set 'at an alternating distance from one another in the liquid medium immersed pressure sensors with different Natural frequency are provided »

Gemäß einem weiteren· Merkmal der Erfindung kann der Durchlaßbereich Jedes Druckmeßfühlers von dem Durchlaßbereich der anderen Meßfühler abweichen_o According to a further feature of the invention, the transmission range of each pressure sensor can differ from the transmission range of the other sensors, _{or the like}

Weitere Einzelheiten und "Vorteile der Erfindung sind nachstehend anhand einer in der Zeichnung schematisch dargestellten, zum Simulieren der Entstehung von Dampfblasen und also zum Simulieren von Kavitations- und Dampfblasenbildungsrer scheinung en verwendeten Einrichtung näher beschrieben· Further details and advantages of the invention are provided below based on one shown schematically in the drawing to simulate the formation of vapor bubbles and therefore to simulate cavitation and vapor bubble formation apparently the equipment used is described in more detail

Ein mit 1 bezeichneter Dampferzeuger ist mit einem Manometer 2 und mit Ventilen 3 versehen*. Der Wasserdampf wird beispielsweise über eine Rohrleitung 4 mit Hilfe einer einem Druckmeßfühler 6 gegenüberliegend angeordneten Einspritzdüse 5 eingespritzte Der empfindliche Kopf des Meßfühlers 6 und der Ausgang der Einspritzdüse 5 befinden sich im vorliegenden Pail in Bezug auf das in einem Behälter oder Becken 8 enthaltene Wasser 7 in gleicher Höhe» Ein !Thermometer 9 zeigt die Temperatur des Wassers 7 an· Der Druck des Dampfstrahls beträgt im vorliegenden Fall etwa 6 kg/cm · Das durch den Meßfühler 6 festgestellte Signal wird einer an sich bekannten und der Einfachheit halber in ihren Einzelheiten nicht dargestellten Verstärker- und Aufzeichnungskette 10 zugeführt, wo das Signal analysiert bzw· ausgewertet wird·A steam generator labeled 1 is provided with a pressure gauge 2 and valves 3 *. The water vapor will for example via a pipeline 4 with the aid of an injection nozzle arranged opposite a pressure sensor 6 5 injected The sensitive head of the probe 6 and the outlet of the injector 5 are located in the present pail in relation to that in a container or basin 8 containing water 7 at the same level »A! Thermometer 9 shows the temperature of the water 7 · In the present case, the pressure of the steam jet is approximately 6 kg / cm Signal is an amplifier known per se and not shown in detail for the sake of simplicity and recording chain 10, where the signal is analyzed or evaluated

Gemäß der sich aus der Erfindung ergebenden praktischen Ausführung werden ein oder mehrere Druckmeßfühler mitAccording to the practical implementation resulting from the invention, one or more pressure sensors are also included

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ziemlich breitem Durchlaßbereich bei Verwendung in einem Kernreaktor in das flüssige Kühlmittel oder im mehr allgemeinen Fall in die Flüssigkeit einer Leitung oder einer Pumpe eingetaucht«fairly wide pass band when used in one Nuclear reactor in the liquid coolant or, more generally, in the liquid of a line or a line Submerged pump "

Die beim Durchgang der anläßlich der schnellen Resorption der Dampfblasen ausgesandten Stoßwelle empfangenen Drucksignale erregen die Meßfühler, die ihrer Eigenfrequenz entsprechend schwingen·The pressure signals received during the passage of the shock wave emitted on the occasion of the rapid absorption of the vapor bubbles excite the measuring sensors, their natural frequency swing accordingly

Bei Kenntnis der Eigenfrequenz und der Ortelage jedes Meßfühlers weiß man den Ursprungsort der Stoßwelle, ihre Fortpflanzungsrichtung und, sofern man will, ihre Geschwindigkeit, d»ho, wenn jeder der verwendeten Meßfühler seiner Eigenfrequenz entsprechend schwingt, ist man. praktisch dessen sicher, daß ein Stolwellendurohgang und somit als© eine Kondensation oder Kavitation stattgefunden hat·With knowledge of the natural frequency and the location of each sensor, one knows the origin of the shock wave, yours Direction of propagation and, if you want, its speed, d »ho, if each of the probes used his Natural frequency oscillates accordingly, one is. practically certain that a Stolwellendurohgang and thus as © condensation or cavitation has occurred

Dieses Verfahren stellt also ein Mittel dar eum Verhindern von Erosion, indem es sie aus der Ferne und ohne Verstopfung eines Kanals feststellt* Es ermöglicht außerdem, die ungewollte Dampfblasenbildung oder die Kavitation festBust eilen und in diesem Falle die Erosion zu verhindern· Es ermöglicht ebenfalls, die Grenze eines leietungsbereiches oder einer Betriebssohwelle zu bestimmen·This procedure thus represents a means of preventing erosion by remotely and without clogging of a channel * It also enables the unwanted vapor bubble formation or cavitation firmBust rush and in this case to prevent erosion · It also enables the limit of a line area or to determine an operating wave

Andererseits kann die Benutzung der Meßfühler wie vorstehend erwähnt es ermöglichen, den Obergang der Strömungen vom Mehrphasenbereioh auf den Einphaaenbereioh zu bestimmen und beispielsweise das Ende der Kavitation und ihren Ort festzustellen·On the other hand, the use of the sensors, as mentioned above, can enable the transition of the currents to determine from the multi-phase range to the single-phase range and, for example, to determine the end of cavitation and its location

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MB/Hf - 25 121 Patentanspruchei · - · - · - · —β — β— · - · - ·
MB / Hf - 25 121 claim

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Claims

atentana claims ι

Device for placing cavitation in a liquid medium in low-dynamic operation, characterized in that, that several, at different points in mutual distance from each other in the liquid Medium immersed Eruokmeßsensor (6) with different Natural frequency are provided »

2 device according to claim 1, characterized by that the thermosetting range for each pressure sensor (6) from the durometer range of the other pressure sensors deviates »

3 · device according to claim 2, daduroh marked ', that all of the passage areas of the sensors (6) cover the entire band of those affected by cavitation Frequencies includes "

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