RU1828960C

RU1828960C - Liquid fluctuation generator

Info

Publication number: RU1828960C
Application number: SU904846296A
Authority: RU
Inventors: Рувим Михайлович Лапшин; Леонард Сергеевич Бартенев
Original assignee: Нижегородский политехнический институт
Priority date: 1990-07-04
Filing date: 1990-07-04
Publication date: 1993-07-23

Abstract

Использование: в системах аварийного отвода тепла. Сущность изобретени : жидкостные полости частично заполненных емкостей св заны между собой каналом. Канал имеет в центральной части цилиндрическую горловину с упорами и двум р дами отверстий и конфузорно-диффузорные участки, подсоединенные к емкост м. Кажда емкость снабжена форсунками в газовой полости и двум теплообменниками, установленными под уровень жидкости последовательно по направлению движени жидкости. Теплообменники расположены со стороны конфузорно-диффузорных участков, подключены к источнику тепла, другие - к источнику холода. Пульсирующее устройство выполнено в виде перекачивающего устр-ва и управл ющего плавающего полого золотника с буртиками, установленного между упорами в горловине с возможностью попарного перекрыти отверстий, подключенных к перекачивающему устр-ву, входы к-рого подключены к жидкостным полост м, выходы - к форсункам с возможностью поочередной подачи холодной и гор чей жидкостей. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. СО сUsage: in emergency heat removal systems. SUMMARY OF THE INVENTION: the fluid cavities of partially filled containers are interconnected by a channel. The channel in the central part has a cylindrical neck with stops and two rows of holes and confuser-diffuser sections connected to the containers. Each container is equipped with nozzles in the gas cavity and two heat exchangers installed under the liquid level in series in the direction of the liquid movement. Heat exchangers are located on the side of the diffuser-diffuser sections, connected to a heat source, others to a source of cold. The pulsating device is made in the form of a pumping device and a control floating hollow spool with flanges installed between the stops in the neck with the possibility of pairwise overlapping holes connected to the pumping device, the inputs of which are connected to the fluid cavities, the outputs to the nozzles with the possibility of alternating supply of cold and hot liquids. 1 s.p. f-ly, 1 ill. SB with

Description

Изобретение относитс преимущественно к энергетическому машиностроению, а именно касаетс устройств создани пульсаций в жидкости и может быть использовано , например, на атомных электростанци х и атомных станци х теплоснабжени в системах аварийного отвода тепла.The invention relates mainly to power engineering, and in particular, to devices for generating pulsations in a liquid, and can be used, for example, in nuclear power plants and nuclear heat supply stations in emergency heat removal systems.

Цель изобретени - повышение надежности и экономичности устройства за счет создани термомеханического цикла внутри сообщающихс емкостей.The purpose of the invention is to increase the reliability and economy of the device by creating a thermomechanical cycle inside communicating containers.

Соединение жидкостных полостей емкостей конфузорно-диффузорным каналом с размещением в нем полого золотника и расположение в них под уровнем жидкости теплообменников , подключенных к источникам тепла и холода, позвол ет за счет теплопе- реноса от гор чей жидкости к холодной создатьThe connection of the liquid cavities of the tanks with a confuser-diffuser channel with the placement of a hollow spool in it and the location of heat exchangers connected to heat and cold sources under the liquid level in them allows the heat transfer from hot liquid to cold to be created

перемещение жидкости между сосудами. При этом давление в горловине канала мен етс , что использовано в качестве привода мембранных насосов дл поочередной подачи распыленной в форсунках гор чей и холодной жидкости с целью интенсификации пульсаций жидкости. В результате этих пульсаций интенсифицируютс циркул ци теплоносител в теплообменниках, которые подключены к источнику тепла, что повышает эффективность, экономичность и надежность генератора. Кроме того, генератор представл ет собой замкнутую систему теплообмена , что особенно важно в дерной энергетике при удовлетворении требований экологии. Выполнение пульсационного устройства генератора из набора однотипных мембранных насосов упрощает изготовление генератора и обеспечивает автоном00the movement of fluid between the vessels. At the same time, the pressure in the neck of the channel changes, which is used as a diaphragm pump drive for alternately supplying hot and cold liquid sprayed in the nozzles in order to intensify the pulsations of the liquid. As a result of these pulsations, the circulation of heat carriers in heat exchangers that are connected to a heat source is intensified, which increases the efficiency, economy and reliability of the generator. In addition, the generator is a closed heat transfer system, which is especially important in nuclear power while meeting environmental requirements. The implementation of the pulsating device of the generator from a set of the same type diaphragm pumps simplifies the manufacture of the generator and provides autonomy00

гоgo

0000

юYu

ISIS

ность действи генератора пульсаций жидкости как теплового двигател .the reality of the action of a fluid pulsation generator as a heat engine.

На чертеже изображен предлагаемый генератор.The drawing shows the proposed generator.

Генератор 1 содержит две частично заполненные жидкостью емкости 2 и 3, жидкостные полости 4 и 5 которых св заны между собой каналом 6, и пульсирующее устройство 7. Канал 6 имеет в центральной части цилиндрическую горловину 8 с упорами 9, двум р дами отверстий 10 и конфузорно- диффузорные участки 11, подсоединенные к емкост м 2 и 3. Кажда емкость 2 и 3 снабжена форсунками 12, 13, 14, 15, размещенными в газовых полост х 16 и 17 и двум теплообменниками 18, 19,20.21, установленными под уровень жидкости 22 последовательно по направлению движени жидкости, причем теплообменники 18 и 19, расположенные со стороны конфузорно-диффузор- ных участков 11, подключены к источнику тепла 23, а другие - к источнику холода 24, пульсирующее устройство 7 выполнено в виде перекачивающего устройства 25 и управл ющего плавающего полого золотника 26 с буртиками 27, установленного между упорами 9 в горловине 8 канала 6, Золотник имеет возможность попарного перекрыти отверстий 10, подключенных к перекачивающему устройству 25, входы которого подключены к жидкостным полост м 4 и 5 емкостей 2 и 3, а выходы к форсункам 12, 13, 14, 15с возможностью поочередной подачи холодной и гор чей воды.The generator 1 contains two containers partially filled with liquid 2 and 3, the liquid cavities 4 and 5 of which are connected to each other by a channel 6, and a pulsating device 7. The channel 6 has in its central part a cylindrical neck 8 with stops 9, two rows of holes 10 and a confuser - diffuser sections 11 connected to containers 2 and 3. Each container 2 and 3 is equipped with nozzles 12, 13, 14, 15 located in the gas cavities 16 and 17 and two heat exchangers 18, 19, 20.21 installed under the liquid level 22 sequentially in the direction of fluid motion, and t the heat exchangers 18 and 19 located on the side of the diffuser-diffuser sections 11 are connected to a heat source 23 and the others to a cold source 24, the pulsating device 7 is made in the form of a pumping device 25 and a control floating hollow spool 26 with flanges 27, installed between the stops 9 in the neck 8 of channel 6, Zolotnik has the possibility of pairwise overlapping holes 10 connected to a pumping device 25, the inputs of which are connected to the fluid cavities 4 and 5 of containers 2 and 3, and the outputs to the nozzles 12, 13, 14, 15s is possible Stu alternately supplying cold and hot water.

Перекачивающее устройство 25 выполнено в виде двух пар поршневых насосов 28, 29, 30, 31 двустороннего действи с мембранными двигател ми 32, 33, 34, 35, привод- ные камеры которых 36, 37, 38, 39 подключены к отверсти м 10 в горловине 8 канала 6. Входы одних насосных камер 36, 37 через всасывающие клапаны подключены попарно к конфузорно-диффузорным участкам 11 каната 6, входы других насосных камер 38, 39 через всасывающие клапаны подключены попарно к жидкостным полост м 4 и 5 перед теплообменниками 20, 18 и 21, 19. Выходы насосных камер одной пары насосов 28, 29 через нагнетательные клапаны подключены к форсункам гор чей жидкости 12, 13, а выходы насосных камер другой пары насосов 30, 31 через нагнетательные клапаны - к форсункам холодной жидкости 14, 15. В газовой полости 16 размещен пусковой нагреватель 40.The pumping device 25 is made in the form of two pairs of reciprocating piston pumps 28, 29, 30, 31 with membrane motors 32, 33, 34, 35, the drive chambers of which 36, 37, 38, 39 are connected to the holes 10 in the neck 8 channels 6. The inlets of one pump chambers 36, 37 through suction valves are connected in pairs to the confuser-diffuser sections 11 of the rope 6, the inputs of other pump chambers 38, 39 through suction valves are connected in pairs to the fluid cavities 4 and 5 in front of the heat exchangers 20, 18 and 21, 19. The outputs of the pump chambers of one pair of pumps 28, 29 through the pump The pressure valves are connected to the nozzles of the hot liquid 12, 13, and the outputs of the pump chambers of the other pair of pumps 30, 31 through the pressure valves are connected to the nozzles of the cold liquid 14, 15. In the gas cavity 16, a starting heater 40 is placed.

Генератор работает следующим образом .The generator operates as follows.

При включении нагревател 40 газ в полости 16 нагреваетс , его давление возрастает и за счет разности давлений в газовыхWhen the heater 40 is turned on, the gas in the cavity 16 is heated, its pressure also increases due to the pressure difference in the gas

полост х 16 и 17 жидкость из емкости i перетекает по каналу 6 в емкость 3, Динамическое воздействие жидкости в горловине Ј на плавающий полый золотник 26 заставл - ет его перемещатьс по потоку до контакте буртика 27 с упором 9, открыва один р Ј отверстий 10 и закрыва другой. Вследствие течени жидкости через конфузорно-диф- фузорные участки 11 и горловину 8 давле0 ние в последней снижаетс , заставл прогибатьс мембраны и перемещатьс жестко св занные с ними поршни насосов 29, 31. Это вызывает подачу холодной жидкости от насоса 29 к форсунке 14 и гор чей жидко5 сти от насоса 31 к форсунке 13. Распыление гор чей жидкости в газовой полости 16 и холодной жидкости в газовой полости 17 увеличивает перепад давлений между жидкостными полост ми 4, 5 и интенсифициру0 ет течение жидкости в горловине 8. После полного прогрева и охлаждени газа в 16 и 17 разность давлений в них уравновешиваетс разностью уровней 22 в сообщающихс емкост х 3 и 2 и течение жидкости по каналуcavities 16 and 17, the liquid from the tank i flows through the channel 6 into the tank 3, The dynamic action of the liquid in the neck Ј on the floating hollow spool 26 makes it move upstream to the contact of the shoulder 27 with the stop 9, opening one p Ј of the holes 10 and closing another. Due to the flow of fluid through the confuser-diffuser portions 11 and the neck 8, the pressure in the latter decreases, causing the membranes to bend and move the pistons of the pumps 29, 31 rigidly connected to them. This causes the cold fluid to flow from the pump 29 to the nozzle 14 and hot 5 from the pump 31 to the nozzle 13. Spraying hot liquid in the gas cavity 16 and cold liquid in the gas cavity 17 increases the pressure drop between the liquid cavities 4, 5 and intensifies the flow of liquid in the neck 8. After complete heating and cooling gas pressure at 16 and 17, the pressure difference in them is balanced by the difference in levels 22 in the communicating tanks 3 and 2 and the fluid flow through the channel

5 б прекращаетс . В состо нии поко жидкости в канале 6 пульсирующего устройства 7 разрежение в горловине 8 исчезает, мембраны в приводных камерах 37 и 39, и св занные с ними поршни насосов 29,31 перемещаютс 5 b stops. When the fluid is at rest in the channel 6 of the pulsating device 7, the vacuum in the neck 8 disappears, the membranes in the drive chambers 37 and 39, and the associated pistons of the pumps 29.31 move

0 в обратном направлении. Это вызывает подачи холодной жидкости от насоса 31 через форсунку 15 в газовую полость 16, а гор чей от насоса 29 через форсунку 12 в газовую полость 16, что за счет изменени темпера5 туры газа нарушает равновесие жидкости в сосудах 3 и 2 генератора пульсаций жидкости 1. В полости 5 давление повышаетс , а в полости 4 - понижаетс и в канале 6 возникает течение жидкости в обратном (на ри0 сунке слева направо) направлении. При этом золотник 26 перемещаетс вправо до упора, открыва ранее закрытый один р д отверстий 10 и открыва другой, что прекращает движение поршней насосов 29 и 31.0 in the opposite direction. This causes cold liquid to be supplied from pump 31 through nozzle 15 to gas cavity 16, and hot from pump 29 through nozzle 12 to gas cavity 16, which, due to a change in gas temperature, disrupts the liquid balance in vessels 3 and 2 of fluid pulsation generator 1. In the cavity 5, the pressure rises, in the cavity 4 it decreases and in the channel 6 there is a liquid flow in the opposite direction (in the figure from left to right). At the same time, the spool 26 moves to the right until it stops, opening a previously closed one row of holes 10 and opening another, which stops the movement of the pistons of the pumps 29 and 31.

5 в то же врем вследствие течени жидкости через 11 и 8 давление в последней, снижаетс , вызыва разрежение в приводных камерах 36 и 38 мембранных двигателей 32 и 34, перемещение мембран и поршней на0 сосов 28 и 30. Это вызывает подачу насосом 28 гор чей жидкости к форсунке 12 и насосом 30 холодной жидкости к форсунке 15, а следовательно, после ее распылени нагрев и охлаждение газа в полост х 17 и 16, т.е.5 at the same time, due to the flow of fluid through 11 and 8, the pressure in the latter decreases, causing a vacuum in the drive chambers 36 and 38 of the diaphragm motors 32 and 34, moving the membranes and pistons on the pumps 28 and 30. This causes the pump 28 to supply hot liquid to the nozzle 12 and the cold liquid pump 30 to the nozzle 15, and therefore, after spraying it, heating and cooling the gas in the cavities 17 and 16, i.e.

5 увеличение давлени жидкости в полости 5 и снижение давлени в полости 4, усилива течение жидкости в горловине 8. После полного прогрева и охлаждени газа в 17 и 16 разность давлений жидкости в сообщающихс емкост х 2 и 3 и течение жидкости в5 increasing the pressure of the liquid in the cavity 5 and decreasing the pressure in the cavity 4, increasing the flow of liquid in the neck 8. After the gas is completely heated and cooled at 17 and 16, the difference in the pressure of the liquid in the communicating tanks 2 and 3 and the liquid flow in

канале 6 в направлении слева направо прекращаетс . В состо нии поко жидкости в канале 6 пульсирующего устройства 7 разрежение в горловине 8 отсутствует и мембраны двигателей 32, 34 начинают перемещатьс в обратном направлении вместе с поршн ми насосов 28, 30. Это вызывает подачу холодной жидкости через форсунки 14 в газовую полость 17 и гор чей через форсунку 15 в газовую полость 16, наруша установивше- ес в полост х 4 и 5 равновесие, т.к. давление в полости 5 повышаетс , а в полости 4 понижаетс . В результате генератор возвращаетс в исходное состо ние, термомеханический цикл повтор етс , а двукратное прохождение жидкости по каналу 6 через полый золотник 26 интенсифицирует тепло- отвод от источника тепла 23 к источнику холода 24 за счет усилени циркул ции жидкости между теплообменниками гор чей среды 18, 19 и теплообменниками холодной среды 20, 21.channel 6 from left to right stops. In the idle state of the liquid in the channel 6 of the pulsating device 7, there is no vacuum in the neck 8 and the membranes of the engines 32, 34 begin to move in the opposite direction along with the pistons of the pumps 28, 30. This causes the cold liquid to flow through the nozzles 14 into the gas cavity 17 and mountains through the nozzle 15 into the gas cavity 16, violating the equilibrium established in the cavities 4 and 5, because the pressure in cavity 5 rises, and in cavity 4 decreases. As a result, the generator returns to its initial state, the thermomechanical cycle is repeated, and the double passage of the liquid through the channel 6 through the hollow spool 26 intensifies the heat removal from the heat source 23 to the cold source 24 by enhancing the circulation of the fluid between the heat exchangers of the hot medium 18. 19 and cold heat exchangers 20, 21.

Таким образом применение предлагаемого генератора позвол ет создавать и усиливать пульсации жидкости в сообщающихс сосудах за счет термомеханического цикла в них без внешних источников энергии, что повышает надежность и экономичность генератора .Thus, the use of the proposed generator allows the creation and amplification of fluid pulsations in communicating vessels due to the thermomechanical cycle in them without external energy sources, which increases the reliability and efficiency of the generator.

Наибольша эффективность устройства достигаетс в дерной энергетике в системах отвода тепла, поскольку источник тепла не только расхолаживаетс за счеттеплопе- реноса от гор чей жидкости к холодной, но и интенсифицирует этот процесс усилением пульсаций жидкости в сообщающихс сосудах , что повышает экономичность и надежность предлагаемого технического решени .The greatest efficiency of the device is achieved in nuclear energy in heat removal systems, since the heat source is not only cooled by heat transfer from hot to cold, but also intensifies this process by increasing the pulsations of the fluid in communicating vessels, which increases the cost-effectiveness and reliability of the proposed technical solution.

Кроме того, перемещение жидкости в сообщающихс сосудах носит автоколеба- тельный характер и нагревателем 40 оно только инициируетс , что также повышает экономичность и надежность генератора. Теплообмен осуществл етс посредством закрытых теплообменников, что повышает надежность охраны окружающей среды и удовлетвор ет требовани м экологии.In addition, the movement of fluid in the communicating vessels is self-oscillating and is only initiated by the heater 40, which also increases the efficiency and reliability of the generator. The heat exchange is carried out by means of closed heat exchangers, which increases the reliability of environmental protection and satisfies environmental requirements.

Экономический эффект от внедрени предлагаемого технического решени на момент составлени за вки не определен. The economic effect of the implementation of the proposed technical solution at the time of preparation of the application has not been determined.

Claims

1. A fluid pulsation generator comprising two containers partially filled with liquid, the fluid cavities of which are connected by a channel, and a pulsating device, characterized in that, in order to increase reliability and economy by creating a thermomechanical cycle inside communicating containers, the channel has a central parts of a cylindrical neck with stops and two rows of holes and confuser-diffuser sections connected to containers, each container is equipped with nozzles in the gas cavity and two heat exchangers with the heat sinks located on the side of the fluid movement, the heat exchangers located on the side of the diffuser-diffuser sections being connected to the heat source and the others to the cold source, the pulsating device is made in the form of a pumping device and a control floating hollow spool with collars installed between the stops in the neck of the channel with the possibility of pairwise blocking of the holes connected to the pumping device, the inputs of which are connected to the liquid reservoir cavities, and the exits to nozzles with the possibility of alternating supply of cold and hot liquid.

2. The generator according to claim 1, characterized in that the pumping device is made in the form of two pairs of double-acting reciprocating piston pumps with diaphragm motors, the drive chambers of which are connected to the holes in the channel neck, the inputs of one pump chambers through suction valves are connected in pairs to the confuser -diffuser portions of the channel, the inlets of other pump chambers through the suction valves are connected in pairs to the liquid cavities in front of the heat exchangers, the pump chambers of the one pair of pumps through the discharge valves they are connected to nozzles of hot liquid, and the outputs of the pump chambers of the other pair of pumps through pressure valves are connected to nozzles of cold liquid.

GPGM

7 18 32353317533 015 J /

///

Editor

U 3 Jff30 i333

Gel Formulations R. L an Tire Tehred M. Morgenthal

Proofreader L. Fil