SU1100548A1 - Способ определени координаты точки закипани теплоносител в канале-нагревателе - Google Patents

Abstract

1. СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КООРДИНАТЫ ТОЧКИ ЗАКИПАНИЯ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ В КАНАЛЕ-НАГРЕВАТЕЛЕ, включающий измерение .флюктуации давлени  теплоносител  в канале-нагревателе, о тл и ч а ю щ и и с   тем, что, с целью повьпиени  точности и помехоустойчивости регистрации координаты точки закипани  теплоносител  по длине канала-нагревател , вызывают колебани  температуры теплоносител  на входе канала-нагревател . Определ ют скорость теплоносител  на некип щем участке, измер ют врем  запаздывани  флюктуации давлени  в канале-нагревателе относительно вызывающих их флюктуации температуры теплоносител  на входе канала-нагревател  и по величине произведени  скорости на врем  I запаздывани  определ ют рассто ние от места регистрации входной темпера (Л туры теплоносител  до точки закипани  теплоносител  по длине канала-нагревател  ,

Description

2. Способ по п. 1, о т щ и и с   тем, что спектр руемых флюктуации давлени  л и ч-а ю регистриограничива1100548 ют частотным диапазоном вызываемых флюктуации температуры теплоносител  на входе канала-нагревател .

Изобретение относитс  к энергетике и может быть использовано дл  определени  точки закипани  теплоносител  по длине обогреваемых каналов Известен фазокогерентный способ о нарушени  закипани  теплоносител  в .канале-нагревателе, основанный на различии свойств одно- и двухфазных потоков, в частности на несжимаемости однофазного теплоносител  при измене нии мощности теплопровода и сжимаеkocTH двухфазного. Возникающа  при закипании теплоносител  когерентна  св зь между колебани ми выходной температуры и давлени  на выходе канала-нагревател  позвол ет обнаружит закипание .теплоносител  ij . Однако при возможности указать ки п щий канал-нагреватель в группе каналов-нагревателей в теппообменниКб невозможно определить точку закипа НИН теплоносител  по длине каналанагревател , поскольку когерентна  св зь между колебани ми температуры и давлени  на выходе канала-нагревател  существует при любой длине кип щего участка, отличной от нул . Наиболее близок к предлагаемому способ определени  координаты точки закипани .теплоносител  в каналенагревателе , заключающийс  в регистр ции флюктуации давлени  теплоносител  на входе и выходе канала-нагревател  с помощью акустических датчиков, вьвделении полезного сигнала на фоне помех, измерении времени запаздывани , скорости звука в теплоносителе, рассто ни  между датчиками и нахождении искомой величины по измеренным величинам . Недостатками известного способа  в л ютс  низкие избирательность и помехозащищенность , зависимость результат измерени  от места локализации и резонансных свойств датчиков, состава теплоносител , конструктивных особенностей звукового тракта, а также малые интервалы регистрируемой разнос.ти времени. Цель изобретени  - повышение точности и помехоустойчивости регистрации координаты точки закипани  теплоносител  по длине канала-нагревател . Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу определени  координаты точки закипани  теплоносител  в канале-нагревателе, включающему измерение флюктуации давлени  теплоносител  в канале-нагревателе, вызывают колебани  температуры теплоносител  на входе канала-нагревател , определ ют скорость теплоносител  на некип щем участке, измер ют врем  запаздывани  флюктуации давлени  в каналенагревателе относительно вызывающих их флюктуации температуры теплоносител  на входе канала-нагревател  и по величине произведени  скорости теплоносител  на врем  запаздывани  определ ют рассто ние от места регистрации входной температуры теплоносител  до точки закипани  теплоносител  по дли- . не канала-нагревател . Спектр регистрируемых флюктуации давлени  ограничивают частотным диапазоном вызываемых флюктуации температуры теплоносител  на входе канала-нагр.евател . Способ определени  координаты закипани  теплоносител  по длине каналанагревател  основан на возникновении при кипении теплоносител  границы, раздел ющий некип щий (экономайзерный) участок от кип щего (испарительного). Место границы кип щего участка в канале-нагревателе определ етс  вёличиной Тепловой энергии, скоростью теплоносител  и температурой теплоноси-г тел  на входе канала-нагревател . Колебани  входной температуры теплоносител  ДТ привод т к возникновению тепловой волны, котора  распростран етс  по некип щему участку каналанагревател  до границы закип ни  со скоростью теплоносител  на некип щем

(экономайзерном) участке. В результате через некоторое врем  транспортног запаздывани  происходит смещение границы, раздел ющей экономайзерный и испарительный участок в канале-нагревателе , которое, в свою очередь, через врем  t % определ емое скоростью звуковой волны в канале-нагревателе , вызывает соответствующие флюктуации давлени  на датчике давлеки  Р.

Таким образом, запаздывание колебаний давлени  теплоносител , например , на выходе канала-нагревател  относительно вызывающих их колебаний входной температуры теплоносител 

г-,

,L.,/Vr,

где LI - длина экономайзерного участка

VT - скорость теплоносител  2 определ етс  скоростью распространени  звука в теплоносителе . Поскольку скорость звука в теплоносителе превосходит скорость теплоносител  на некип щем участке на практике более чем в 50 раз, то

«-г

и, соответственно, ,

Следовательно, измер   врем  зат паздывани  флюктуации давлени  относительно вызвавших их флюктуации температуры (например, взаимно коррел ционным методом) и скорость тепло носител  на экономайзерном участке, .можно легко определ ть рассто ние от точки регистрации входной температуры теплоносител  до места возникновени  кипени  теплоносител 

. ..

Таким образом, отсутствует предварительна  градуировка аппаратуры «при изменении химического состава теплоносител ,его плотности,абсолютной величины давлени  и температуры теплоносител  на входе канала нагревател  . Способ характеризуетс  .высокой помехозащищенностью от воздействи  посторонних источников акустического шума. Регистрируемое запаздывание имеет значительно большую величину из-за меньшей скорости распространени  сигнала (скорость теплоносител  много меньше скорости звука в теплоносителе), что облегчает аппаратурную реализацию, обработку информации и позвол ет увеличить точность и надежность результатов.

Кроме того, способ допускает ста- тистическую обработку измер емых сигналов и определение величины запаздывани  L, ПО величине временного сдви1а максимума коррел ционной функции между случайными флюктуаци ми температуры на входе канала-нагревател  и флюктуаци ми давлени  на его выходе

На чертеже представлена блок-схема экспериментальной установки циркул ционного типа дл  реализации предлагаемого способа.

В состав лабораторной установки вход т водозаборный бак 1, циркул ционный насос 2, игольчатые вентили 3 и 4, подогреватель 5, канал-нагреватель 6, манометры 7-9, датчик 10 давлени , термометры 11 и 12, термопары 13 и 14 и холодильник 15. Основной частью установки  вл етс  канал-нагреватель 6 выполненный из двух кварцевых трубок, вставленных одна в другую. Подвод тепла к каналу-нагревателю осуществл етс  с помощью равномерно распределенных по длине канала секций нагревател общей мощностью 6 кВт, расположенных снаружи канала, и одной распределенной секции мощностью 2 кВт. В кольцевом зазоре между кварцевыми трубками прокачиваетс  теплоноситель. Плавна  регулировка подводимой мощности в канал-нагреватель осуществл етс  автотрансформаторами.

Модул ци  входной температуры теплоносител  осуществл етс  с помощью стандартного генератора Г-3-39 с усилителем .

Установка работает следующим образом .

Теплоноситель из водозаборного бака 1 поступает в циркул ционный насос 2, с выхода которого через .чатый вентиль 3 проходит в канал-нагрватель , где нагреваетс , а затем чере игольчатый вентиль 4 поступает в холодильник 15 ,и обратно в водозаборньй бак. Контроль абсолютных значений и амплитуды колебаний давлени , расхода и температуры на входе и выходе канала-нагревател  осуществл етс  манометрами 8 и 9 (типа ОБМВ-1-160), индуктивными датчиками 10 давлени  S11 ( типа ДД-6) и термопарами 13 и 14. Сигналы термопар, расположенных на входе и выходе канала-нагревател , усиливаютс  вольтметрами типа Ф 116/2 нормируютс  на максимальное абсолютнее значение сигнала, в результате че го вьщел ютс  переменные составл ющие соответствующие уровню колебаний температуры . После фильтрации нормированного сигнала по вьрсодной температуре с целью подавлени  помех промышленной- частоты он усиливаетс  усилителем , благодар  чему чувствительность измерительного тракта по ВыходНой температуре теплоносител  соетавл ет 0,1®С. Регистраци  давлени  на выходе канала-нагревател  производитс  с помощью стандартного комплекса виброизмерительной аппаратуры ВИА-5МА, при этом после фильтрации и усилени  инфранизкочастотным усилителем чувствительность тракта по давлению довод т до 0,01:атм. Скорост теплоносител  на зкономайзерном участке канала-нагревател  6 определ  етс  по площади проходного сечени  канала-нагревател  и величине расхода определ емого расходомером, образованным подогревателем 5 и манометрами 7 и 8. Регистраци  исследуемых па- раметров, производитс  на трехканаль ом самопишущем потенциометре Н-327-3 . Длина кип щего участка определ етс  визуальным наблюдением по наличию пузьфьков в теплоносителе в стекл н ном канале-нагревателе. Из полученной зависимости величины запаздывани  от величины подводимой в каналу-нагревателю мощности и от координаты закипани  видно, что при посто нной скорости течени  теплоно8 сител  на экономайзерном участке величина запаздывани  линейно зависит от длины экономайзерного участка. Базовым объектом изобретени   вл етс  примен емый на атомных электростанци х способ опред%лени  координаты -закипани  теплоносител  в каналенагревателе , основанный на расчетах энтальпии начала поверхностного кипени  1пк(). По сравнению с базовым объектом предлагаемый способ характеризуетс  независимостью результатов от химического состава теплоносител  и ре .зультатов от изменени  со временем эксплуатации коэффициентов теплоотдачи о.(2) и d Пип отсутствием необходимости измерени  распределенных по Z параметров, таких како() «(кип () /i: U) и распределение тепловыделени  Q (Z) . Кроме того, предлагаемый способ основан на измерении времени запаздывани  между флюктуаци ми , т.е. не требует измерени  абсолютных значений температур и давлени , что значительно снижает требовани  к датчикам и делает ненужной корректировку показаний Датчиков за период их работы, а также расшир ет область применени  способа без внесени  изменений в обработку информации датчиков (эмпирических формул в базовом объекте) при изменении абсолютного давлени , температуры, конструкции канала. Таким образом, способ позвол ет значительно повысить надежность получаемой информации о координате закипани  теплоносител  и тем самым подн ть мощность канала-нагревател , сократив резервный запас по энергонапр женности до возможного кризиса кипени .

Claims (2)

1. СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КООРДИНАТЫ ТОЧКИ ЗАКИПАНИЯ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ В КАНАЛЕ-НАГРЕВАТЕЛЕ, включающий изт мерение флюктуаций давления теплоно сителя в канале-нагревателе, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и помехоустойчивости регистрации координаты точки закипания теплоносителя по длине канала-нагревателя, вызывают колебания температуры теплоносителя на ' входе канала-нагревателя, Определяют скорость теплоносителя на некипящем участке, измеряют время запаздывания флюктуаций давления в канале-нагревателе относительно вызывающих их флюктуаций температуры теплоносителя на входе канала-нагревателя и по величине произведения скорости на время запаздывания определяют расстояние от места регистрации входной температуры теплоносителя до точки закипания теплоносителя по длине канала-нагревателя .

11 оош

2. Способ поп. 1, о т л и ч·а тощий с я тем, что спектр регистрируемых флюктуаций давления ограничива ют частотным диапазоном вызываемых флюктуаций температуры теплоносителя на входе канала-нагревателя.