SU574657A1

SU574657A1 - Method of conducting service-life testing of heat exchangers

Info

Publication number: SU574657A1
Application number: SU7502154657A
Authority: SU
Inventors: Борис Константинович Костырев; Игорь Николаевич Кривоногов; Вениамин Сергеевич Мартынов; Эдуард Александрович Салтайс; Петр Алексеевич Скотников
Original assignee: Предприятие П/Я А-1665
Priority date: 1975-07-10
Filing date: 1975-07-10
Publication date: 1977-09-30

Description

теплообменника соответственно на уровне максимальной рабочей температуры и на уровне температуры потока, продувающего другую полость. Такой способ проведени ресурсных испытаний теплообменника позвол ет воспроизводить весь спектр основных переменных эксплуатационных нагрузок. К этим нагрузкам относ тс нагрузки, обусловленные вибрапией самолета, скачкообразными повышени ми давлени и пульсацией температуры рабочей среды при переходе с одного режима на другой; при взлете самолета, при посадке, наборе высоты и т. д. Таким образом, количество циклов периодического скачкообразного повыплени давлени до максимальпой рабочей величины в гор чей полости теплообменника с периодической сменой температурных режимов от температуры продувочного потока до максимальной рабочей и обратно может служить критерием количественной оценки ресурса теплообменника. В св зи с тем, что теплообменники систем кондиционировани воздуха самолетов работают в услови х нестационарных нагрузок, их необходимо испытывать при программном нагружеиии , воспроизвод щем спектр наиболее характерных эксплуатационных нагрузок, чередующихс в определенной последовательности , устанавливаемой при летных испытани х дл каждого типа самолета (скачкообразное повыщение давлени рабочей среды, температурные режимы, расход рабочей среды и уровень вибрационных нагрузок). На чертеже представлена комбинированна схема установки дл проведени ресурсиых испытаний теплообменника. Установка включает линию А гор чего воздуха и линию Б продувочного воздуха и содержит вибростенд i и электрический пульт с программным устройством 2. Дл подачи гор чего воздуха на вход гор чей полости теплообменника 3 служит лини А гор чего воздуха , в которую включены источник 4 питани , регулируема заслонка 5, электрический подогреватель 6, два отсечных регул тора 7 и 8, которые управл ютс электромагнитными клапанами 9 и 10, и регулируема заслонка 11 на выходе из гор чей полости теплообменника 3. Лини Б продувочного воздуха включает источник 12 пневмопитани и две регулируемые заслонки 13 и 14 соответственно на входе и выходе в продувочную полость теплообменника 3. Испытуемый теплообменник 3 крепитс через переходные детали 15 на столе вибростенда так, как и на объекте применени (способ креплени , материалы трубопроводов и фланцев, их толщины, типы температурных компенсаторов и т. д. те же, что и в услови х эксплуатации). В линии А гор чего воздуха входной и выходной фланцы теплообменника 3 креп тс через температурные компепсаторы 16 и 17. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 В линии А гор чего воздуха заслонка 5 служит дл поддержани расхода воздуха через подогреватель 6, отсечной регул тор 7- дл стравливани гор чего воздуха в атмосферу с целью циклического (запрограммированного ) изменени температурных режимов теплообменника 3, а отсечной регул тор 8 - дл запрограммированного периодического скачкообразного повышени давлени на входе гор чего потока. Заслонка И на выходе гор чего воздуха автоматически поддерживает заданный расход на всех режимах испытаний . В линии Б продувочного воздуха две регулируемые заслонки 13 и 14 автоматически поддерживают заданный расход воздуха через продувочную полость в режиме нагревани теплообменника 3, и в режиме охлаждени . Работа стенда происходит следующим образом . Испытуемый теплообменник 3 совершает возвратно-поступательное движение под действием привода вибростенда 1. Испытани провод тс на фиксированных частотах нагружени , вы вленных как наиболее опасные при проведении испытаний на виброустойчивость . Одновременно включаетс продувочный воздух с автоматически поддерживаемым заслонками 13 и 14 расходом и гор чий воздух с запрограммированным расходом, поддерживаемым регулируемыми заслонками 5 и И и запрограммированными периодическими скачкообразными повышени ми давлени на входе гор чего воздуха в теплообменник 3 до максимальной рабочей величины, осуществл емыми открытием и закрытием проходного сечени отсечного регул тора 8, при этом отсечной регул тор 7 закрыт, т. е. происходит процесс нагревани теплообменника 3. После стабилизации температуры поверхности теплообменника 3 на уровне максимальной рабочей температуры рабочей среды переход т на режим охлаждени . По сигналу с электрического пульта 2 отсечной регул тор 7 открываетс и стравливает гор чий воздух в атмосферу; при этом лини Б продувочного воздуха остаетс включенной, а заслонками 13 п 14 обеспечиваетс расход воздуха через теплообменник 3, необходимый дл его быстрого охлаждени . После стабилизации температуры поверхности теплообменника 3 на уровне температуры продувочного воздуха цикл заканчиваетс , и все повтор етс снова. Программа испытаний составл етс по результатам летных испытаний путем исключени незначительных пульсаций давлени и температуры рабочей среды, а также гладких (стационарных) режимов и, таким образом, содержит максимальные и характерные циклы нагружени , многократно повтор ющиес в услови х эксплуатации, т. е. содержит периодические скачкообразные повышени давлени рабочей среды до максимальной рабочей величины в гор чей полости теплообменника и периодическую смену температурных режимов от температуры продувочного потока до максимальной рабочей, и обратно. Количество этих повторных циклов за гарантийную наработку определ етс по формулеheat exchanger, respectively, at the level of the maximum operating temperature and at the temperature of the stream blowing through the other cavity. This method of carrying out life tests of a heat exchanger allows one to reproduce the entire spectrum of basic variable operating loads. These loads include loads caused by the vibration of the aircraft, abrupt increases in pressure and pulsation of the temperature of the working medium during the transition from one mode to another; during aircraft take-off, landing, ascent, etc. Thus, the number of cycles of periodic pressure jumps up to the maximum operating value in the hot cavity of a heat exchanger with periodic temperature changes from the temperature of the purge stream to the maximum operating temperature and back can serve as a quantitative criterion heat exchanger resource estimates. Due to the fact that the heat exchangers of the air conditioning systems of airplanes operate under non-stationary loads, they must be tested under software loading, reproducing the spectrum of the most typical operating loads alternating in a certain sequence established during flight tests for each type of aircraft (hopping increase the pressure of the working environment, temperature regimes, consumption of the working environment and the level of vibration loads). The drawing shows a combined setup diagram for carrying out life tests of a heat exchanger. The installation includes hot air line A and purge air line B and contains a vibration table i and an electric panel with software device 2. To supply hot air to the inlet of the hot cavity of heat exchanger 3, there is a hot air line A, which includes power supply 4, adjustable damper 5, electric heater 6, two shut-off regulators 7 and 8, which are controlled by solenoid valves 9 and 10, and adjustable shutter 11 at the exit from the hot cavity of heat exchanger 3. Line B of purge air includes and Air supply unit 12 and two adjustable dampers 13 and 14, respectively, at the entrance and exit to the purge cavity of the heat exchanger 3. The heat exchanger 3 under test is mounted through transition parts 15 on the shaker table as well as on the application site (mounting method, pipeline materials and flanges, their thickness , types of temperature compensators, etc. are the same as under operating conditions). In line A of hot air, the inlet and outlet flanges of the heat exchanger 3 are fixed through temperature kompepsaty 16 and 17. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 In line A of hot air valve 5 serves to maintain the flow of air through the heater 6 , shut-off regulator 7- to release hot air into the atmosphere to cyclically (programmed) change the temperature conditions of the heat exchanger 3, and shut-off regulator 8 - to programmed periodic intermittent increase in pressure at the inlet of the hot flow. The damper And at the outlet of hot air automatically maintains the specified flow rate in all test modes. In line B of the purge air, two adjustable dampers 13 and 14 automatically maintain a predetermined air flow through the purge cavity in the heating mode of the heat exchanger 3, and in the cooling mode. The work of the stand is as follows. The test heat exchanger 3 reciprocates under the action of the drive of the vibrostand 1. The tests are carried out at fixed loading frequencies, which are identified as the most dangerous during vibration tests. At the same time, purge air is automatically turned on with flow rate automatically maintained by dampers 13 and 14 and hot air with a programmed flow rate maintained by adjustable dampers 5 and And and programmed periodic intermittent increases in pressure at the inlet of hot air into the heat exchanger 3 to the maximum operating value by opening and closing the cut-off section of the cut-off regulator 8, while the shut-off regulator 7 is closed, i.e., the heat exchanger 3 is heated The temperature of the surface of the heat exchanger 3 at the level of the maximum working temperature of the working medium is switched to the cooling mode. At a signal from the electrical panel 2, the shut-off regulator 7 opens and vents the hot air into the atmosphere; at the same time, the purge air line B remains switched on, and the flaps 13 and 14 provide air flow through the heat exchanger 3, which is necessary for its rapid cooling. After the temperature of the surface of the heat exchanger 3 is stabilized at the level of the purge air temperature, the cycle ends and everything repeats. The test program is compiled based on the results of flight tests by eliminating minor pressure fluctuations and temperature of the working medium, as well as smooth (stationary) modes and, thus, contains maximum and characteristic loading cycles repeated many times under operating conditions, i.e. periodic abrupt increases in pressure of the working medium up to the maximum working value in the hot cavity of the heat exchanger and periodic change of temperature regimes from the temperature of the purge flow to Maximum Feed of working and vice versa. The number of these repeated cycles for the warranty period is determined by the formula

ТT

.„. „

/V„ . / V „.

Лц,Lz,

РR

мннmn

где Р„„-минимальное врем одного рейса; Лц - максимально возможное количесто циклов, повтор ющихс за один рейс:where P „„ - the minimum time of one flight; Ls is the maximum possible number of cycles repeated in a single trip:

TI..,,--гарантийна наработка или ресурс до первого ремонта. Данный способ проведени ресурсных испытаний теплообменника позвол ет проводить испытани высокотемпературных теплообменников в услови х, максимально приближенных к эксплуатационным, а также имитировать различные режимы работы теплообменников и своевременно вы вл ть недостатки конструкции.TI .. ,, - warranty time or resource before the first repair. This method of carrying out life tests of a heat exchanger allows testing high temperature heat exchangers under conditions as close as possible to operating conditions, as well as simulating various modes of operation of heat exchangers and detecting design deficiencies in a timely manner.

Claims

1. USSR author's certificate number 194384, cl. G 01M 13/00, 1967.

2. USSR author's certificate No. 308326, cl. G 01M 13/00, 1971.