UA13635U

UA13635U - Stand for testing the temperature mode and corrosion of a thermally-loaded channel

Info

Publication number: UA13635U
Application number: UAU200509141U
Authority: UA
Inventors: Nataliia Anatoliivna Bazelieva
Original assignee: Nataliia Anatoliivna Bazelieva
Priority date: 2005-09-28
Filing date: 2005-09-28
Publication date: 2006-04-17

Abstract

The proposed stand for testing the temperature mode and corrosion of a thermally-loaded channel, which is used for transporting heat carrier, contains a reservoir for heat carrier, a heat carrier temperature control system, a heat carrier flow rate and pressure control system, the channel test system, and additionally, a heat carrier cleaning system. The cleaning system contains an ion-exchange filter, which is designed to remove corrosion products from the channel, a redox ion-exchange filter, and a filter for removing reduction and oxidation products from the redox filter. The channel control system contains a heat carrier resistivity transducer and a transducer for measuring content of oxygen in heat carrier.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Корисна модель відноситься до стендів, призначених для дослідження впливу неингібованих 2 водно-етиленгліколевих розчинів і дистильованої води на температурний режим і швидкість корозії каналів охолодження радіоелектронних приладів у системах рідинного охолодження радіоелектронної апаратури.The useful model refers to stands designed to study the influence of non-inhibited 2 water-ethylene glycol solutions and distilled water on the temperature regime and corrosion rate of the cooling channels of radio-electronic devices in liquid cooling systems of radio-electronic equipment.

Системи охолодження радіоелектронної апаратури за складом конструкційних матеріалів є поліметалевими.The cooling systems of radio-electronic equipment are made of polymetallic construction materials.

Теплообмінники й трубопроводи виготовляють з алюмінієвих сплавів, теплонавантажені канали радіоелектронної апаратури - з міді марок МІ і Моб, у датчиках параметрів систем охолодження використовують 70 нержавіючі сталі. У водяних розчинах етиленгліколю й дистильованої води найбільшим корозійним руйнуванням піддаються мідні канали охолодження приладів, тому що в умовах експлуатації на їхню поверхню впливають розчини з температурою до 9092С, що рухаються зі швидкістю до 4Ом/с, тепловий потік із щільністю до 2000кВт/м2, що передається від металу до рідини, і тиск до 2МПа. 75 Збагачення розчинів (теплоносіїв) продуктами корозії міді підвищує їхню корозійну активність по відношенню до алюмінієвих сплавів, що призводить до їхнього корозійного руйнування та забрудненню теплоносіїв продуктами корозії конструкційних матеріалів. Продукти корозії в каналах охолодження радіоелектронної апаратури утворюють відкладення, що погіршують теплообмін, зменшують питомий електричний опір (р) теплоносіїв, що сприяє виникненню електричних пробоїв у радіоелектронній апаратурі та го Зниженню надійності й ресурсу роботи систем охолодження в цілому.Heat exchangers and pipelines are made of aluminum alloys, heat-loaded channels of radio-electronic equipment are made of MI and Mob copper, sensors of parameters of cooling systems use 70 stainless steel. In aqueous solutions of ethylene glycol and distilled water, the copper cooling channels of devices are exposed to the greatest corrosion damage, because in operating conditions their surface is affected by solutions with a temperature of up to 9092С, moving at a speed of up to 4Ω/s, a heat flow with a density of up to 2000kW/m2, which is transferred from the metal to the liquid, and the pressure is up to 2 MPa. 75 Enrichment of solutions (heat carriers) with corrosion products of copper increases their corrosion activity in relation to aluminum alloys, which leads to their corrosion destruction and contamination of heat carriers with corrosion products of structural materials. Corrosion products in the cooling channels of radio-electronic equipment form deposits that impair heat exchange, reduce the specific electrical resistance (p) of coolants, which contributes to the occurrence of electrical breakdowns in radio-electronic equipment and reduces the reliability and service life of cooling systems as a whole.

Для зменшення корозійної активності теплоносіїв і стабілізації їхніх фізико-хімічних властивостей, у процесі експлуатації в системах охолодження застосовують іонообмінне очищення теплоносіїв за допомогою іонообмінного фільтра або іонообмінне очищення й знекиснення за допомогою редокс-фільтра (поглинача кисню), завдяки котрим підтримується заданий рівень питомого електричного опору теплоносія, що характеризує 25 глибину витягу домішок, що переходять у теплоносій в результаті корозії конструкційних матеріалів, і концентрація розчиненого кисню, корозійно-активного по відношенню до конструкційних матеріалів систем - охолодження.In order to reduce the corrosion activity of coolants and stabilize their physico-chemical properties, ion-exchange cleaning of coolants using an ion-exchange filter or ion-exchange cleaning and deoxygenation using a redox filter (oxygen absorber) is used during operation in cooling systems, thanks to which the given level of specific electrical resistance is maintained heat carrier, which characterizes the depth of extraction of impurities that pass into the heat carrier as a result of corrosion of structural materials, and the concentration of dissolved oxygen, which is corrosive to the structural materials of cooling systems.

Ефективність іонообмінного очищення або іонообмінного очищення й знекиснення теплоносія відносно теплонавантажених каналів охолодження радіоелектронної апаратури оцінюється шляхом проведення ю зр Досліджень на стендах, включаючих імітатор каналу охолодження, й дозволяючих створювати й контролювати температуру й тиск теплоносія в каналі, а також вимірювати температуру стінки каналу в часі, зміна якої со характеризує стабільність теплообмінних процесів у каналі охолодження радіоелектронних приладів. сThe effectiveness of ion-exchange cleaning or ion-exchange cleaning and deoxygenation of the coolant relative to the heat-loaded cooling channels of radio-electronic equipment is evaluated by conducting several tests on stands, including a simulator of the cooling channel, and allowing to create and control the temperature and pressure of the coolant in the channel, as well as measure the temperature of the channel wall over time, the change of which co characterizes the stability of heat exchange processes in the cooling channel of radio-electronic devices. with

Найбільш близьким по технічній суті даної корисної моделі є стенд, що включає імітатор каналу охолодження, а також засіб створення й контролю температурного й гідродинамічного режимів в імітаторі каналу о 35 охолодження, у якому як теплоносій використовують ингібований 66б90о-й розчин етиленгліколю - антифриз 65 «- див. Базелева Н.А., Гильгур Д.С., Лихачев А.Н. Использование ингибиторов коррозии в системах жидкостного охлаждения РЗА. Вопрось! радиозлектроники. - Сер. ТР ТО. - 1980, вьп. 2, с.с. 104-109).The closest in terms of technical essence to this useful model is a stand that includes a cooling channel simulator, as well as a means of creating and controlling temperature and hydrodynamic regimes in a 35° cooling channel simulator, in which an inhibited 66b90o solution of ethylene glycol - antifreeze 65 "- is used as a coolant see Bazeleva N.A., Gilgur D.S., Lykhachev A.N. Use of corrosion inhibitors in liquid cooling systems of RZA. Question! radio electronics. - Sir TR TO. - 1980, vp. 2, s.s. 104-109).

Вказаний стенд містить сполучені між собою системою трубопроводів ємність для теплоносія, насос, контур підтримання температури теплоносія, контур підтримання витрати і тиску теплоносія і контур випробовування « 40 Теплонавантаженого каналу. -вThis stand contains a heat carrier tank, a pump, a heat carrier temperature maintenance circuit, a heat carrier flow and pressure maintenance circuit, and a test circuit of the "40 Heat Loaded Channel" connected to each other by a pipeline system. -in

Контур підтримання температури теплоносія включає послідовно сполучені між собою теплообмінник, с електричний манометр і регулюючий вентиль. :з» Контур підтримання витрати і тиску теплоносія включає послідовно сполучені між собою електроконтактні термометри, зразкові манометри, вимірювальні діафрагми і регулюючий вентиль. 415 Контур випробовування теплонавантаженого каналу включає послідовно сполучені між собою фільтр - очищення теплоносія від механічних домішок, ємності підігріву теплоносія, ротаметр, термометри, нагрівач рідини, манометри, імітатор каналу охолодження, термопари і регулюючі вентилі. і95) Перелічені контури сполучені між собою і з ємністю для теплоносія. бо Даний стенд обрано прототипом. 50 Прототип і корисна модель, що заявляється, мають такі спільні ознаки: (95) - ємність для теплоносія; сп - насос; - контур підтримання температури теплоносія; - контур підтримання витрати і тиску теплоносія; - контур випробовування теплонавантаженого каналу.The circuit for maintaining the temperature of the heat carrier includes a heat exchanger connected in series with each other, an electric pressure gauge and a control valve. :z» The circuit for maintaining the flow rate and pressure of the heat carrier includes serially connected electric contact thermometers, sample manometers, measuring diaphragms and a control valve. 415 The test circuit of the heat-loaded channel includes a filter connected in series - cleaning of the coolant from mechanical impurities, a tank for heating the coolant, a rotameter, thermometers, a liquid heater, manometers, a simulator of the cooling channel, thermocouples and control valves. and95) The listed circuits are connected to each other and to the container for the coolant. because This stand was chosen as a prototype. 50 The prototype and the claimed utility model have the following features in common: (95) - capacity for coolant; sp - pump; - coolant temperature maintenance circuit; - circuit for maintaining flow and pressure of the heat carrier; - circuit of testing the heat-loaded channel.

Однак, описаний стенд дозволяє проводити випробовування тільки в ингібованих теплоносіях. Внаслідок с цього прототип має наступні недоліки: 1. Не забезпечує очищення неингібованого теплоносія від продуктів корозії, що переходять у теплоносій в результаті корозії імітатора каналу охолодження. во 2. Не забезпечує очищення теплоносія від розчиненого в ньому кисню. 3. Відсутній контроль якості теплоносія, за допомогою якого можна судити про глибину очищення теплоносія від продуктів корозії й розчиненого кисню. 4. Неможливість визначення швидкості розчинення (корозії) імітатора каналу охолодження.However, the described stand allows testing only in inhibited coolants. As a result of this, the prototype has the following disadvantages: 1. It does not provide cleaning of the uninhibited heat carrier from corrosion products that pass into the heat carrier as a result of corrosion of the cooling channel simulator. in 2. It does not provide cleaning of the coolant from oxygen dissolved in it. 3. There is no control of the quality of the coolant, which can be used to judge the depth of cleaning of the coolant from corrosion products and dissolved oxygen. 4. Impossibility of determining the rate of dissolution (corrosion) of the cooling channel simulator.

В основу корисної моделі поставлено задачу створити дослідний стенд, в якому шляхом введення дь / додаткового контуру очищення теплоносія, а також двох датчиків в контур випробовування теплонавантаженого каналу, забезпечити проведення випробувань імітаторів каналів охолодження в умовах стабілізації й контролю фізико-хімічних властивостей неингібованих теплоносіїв, а також визначення швидкості корозії в цих теплоносіях.The useful model is based on the task of creating a test bench in which, by introducing an additional circuit for cleaning the heat carrier, as well as two sensors in the test circuit of the heat-loaded channel, to ensure testing of simulators of cooling channels under conditions of stabilization and control of the physicochemical properties of uninhibited heat carriers, and as well as determining the rate of corrosion in these coolants.

Поставлена задача вирішена в стенді дослідження температурного режиму і корозії теплонавантаженого каналу, що містить сполучені між собою системою трубопроводів ємність для теплоносія, насос, контур підтримання температури теплоносія, контур підтримання витрати і тиску теплоносія, а також контур випробовування теплонавантаженого каналу тим, що він додатково містить контур очищення теплоносія, який включає послідовно сполучені між собою іонообмінний фільтр поглинання продуктів корозії імітатора каналу охолодження, редокс - фільтр й іонообмінний фільтр поглинання продуктів деструкції редоко-фільтра, при цьому 7/о Вхід додаткового контуру сполучений з магістраллю контуру випробовування теплонавантаженого каналу, а вихід - з ємністю для теплоносія, крім того контур випробовування теплонавантаженого каналу додатково містить послідовно сполучені датчик питомого електричного опору рідини і датчик розчиненого в теплоносії кисню.The task is solved in the temperature regime and corrosion research stand of the heat-loaded channel, which contains a container for the heat carrier interconnected by a system of pipelines, a pump, a circuit for maintaining the temperature of the heat carrier, a circuit for maintaining the flow rate and pressure of the heat carrier, as well as a circuit for testing the heat-loaded channel by what it additionally contains coolant cleaning circuit, which includes a serially connected ion exchange filter for absorption of corrosion products of the cooling channel simulator, a redox filter and an ion exchange filter for absorption of destruction products of the redox filter, while 7/o The input of the additional circuit is connected to the main circuit of the test circuit of the heat-loaded channel, and the output - with a container for the coolant, in addition, the test circuit of the heat-loaded channel additionally contains a serially connected sensor of the specific electrical resistance of the liquid and a sensor of oxygen dissolved in the coolant.

Схема заявленого стенда зображена на креслені.The scheme of the declared stand is shown on the drawing.

Стенд містить ємність для теплоносія 1, насос 2, контур підтримання температури теплоносія |, контур підтримання витрати і тиску теплоносія ІІ, контур випробовування теплонавантаженого каналу І і контур очищення теплоносія ІМ. Всі перелічені контури сполучені між собою, а також з ємністю для теплоносія 1.The stand contains a container for coolant 1, pump 2, a circuit for maintaining the temperature of the coolant |, a circuit for maintaining the flow and pressure of the coolant II, a circuit for testing the heat-loaded channel I and a circuit for cleaning the coolant IM. All the listed circuits are connected to each other, as well as to the container for coolant 1.

Контур І включає послідовно сполучені між собою електроконтактний манометр 3, теплообмінник 4 і регулюючий вентиль 5.Circuit I includes an electrocontact pressure gauge 3, a heat exchanger 4 and a control valve 5 connected in series.

Контур ІІ включає послідовно сполучені між собою електроконтактний термометр 6, зразкові манометри 7, вимірювальні діафрагми 8 і регулюючий вентиль 9.Circuit II includes a serially connected electric contact thermometer 6, sample manometers 7, measuring diaphragms 8 and a control valve 9.

Контур ІІЇ включає послідовно сполучені між собою регулюючий вентиль 10, фільтр очищення теплоносія від механічних домішок 11, ємність підігріву теплоносія 12 з трубчастим підігрівачем 13, електроконтактний термометр 14, ротаметр 15, регулюючий вентиль 16, контрольний термометр 17, нагрівач 18, датчик питомого ов електричного опору рідини 19, датчик розчиненого в теплоносії кисню 20, зразкові манометри 21 і 22, імітатор каналу охолодження 23, термопари 24, електроконтактний термометр 25, регулюючий вентиль 26. тCircuit III includes a series-connected control valve 10, a filter for cleaning the coolant from mechanical impurities 11, a tank for heating the coolant 12 with a tubular heater 13, an electric contact thermometer 14, a rotameter 15, a control valve 16, a control thermometer 17, a heater 18, a sensor of specific electric current liquid resistance 19, sensor of oxygen dissolved in the coolant 20, sample manometers 21 and 22, simulator of the cooling channel 23, thermocouples 24, electric contact thermometer 25, control valve 26. t

Контур ІМ включає послідовно сполучені між собою регулюючий вентиль 27, іонообмінний фільтр 28 поглинання продуктів корозії імітатора каналу охолодження 23, регулюючі вентилі 29 і 30, редокс - фільтр 31 й іонообмінний фільтр 32 поглинання продуктів деструкції редокс - фільтра 31. ю зо Ємність для теплоносія 1 забезпечена вентилем 33 для зливу і відбору проб теплоносія.The IM circuit includes a series-connected control valve 27, an ion exchange filter 28 for absorption of corrosion products of the cooling channel simulator 23, control valves 29 and 30, a redox filter 31 and an ion exchange filter 32 for absorption of the destruction products of the redox filter 31. Capacity for coolant 1 equipped with a valve 33 for draining and sampling the coolant.

Стенд працює в такий спосіб. оThe stand works in the following way. at

Стенд може працювати у двох режимах: у режимі іонообмінного очищення теплоносія й у режимі Ге іонообмінного очищення й знекиснення теплоносія.The stand can work in two modes: in the mode of ion exchange cleaning of the heat carrier and in the He mode of ion exchange cleaning and deoxygenation of the heat carrier.

У всіх режимах теплове навантаження на імітаторі каналу охолодження створюється підведенням до каналу о змінної напруги частотою 50Гц від вторинної обмотки силового трансформатора, що живиться від мережі через "де потужний регульований автотрансформатор.In all modes, the thermal load on the simulator of the cooling channel is created by supplying to the channel an alternating voltage with a frequency of 50 Hz from the secondary winding of the power transformer, which is fed from the network through a powerful adjustable autotransformer.

У всіх режимах контури І й ІІ забезпечують задану температуру теплоносія в стенді й регулювання витрати й тиску теплоносія в контурі ПП.In all modes, circuits I and II ensure the set temperature of the coolant in the stand and regulation of the flow and pressure of the coolant in the PP circuit.

З ємності 1 насосом 2 частина теплоносія подається в контур І й надходить у теплообмінник 4, що « охолоджується водою. Тиск теплоносія в контурі | контролюється електроконтактним манометром З, що в с управляє вентилем 5, що забезпечує тиск, не перевищуючий припустимий для теплообмінника 4.From tank 1, pump 2 supplies part of the coolant to circuit I and enters heat exchanger 4, which is cooled by water. Coolant pressure in the circuit | controlled by an electric contact manometer З, which in s controls the valve 5, which provides a pressure not exceeding the allowable one for the heat exchanger 4.

Й Витрата й тиск теплоносія, що перекачується по контуру ІЇ, регулюється за допомогою вимірювальних и?» діафрагм 8 і контролюється зразковими манометрами 7. Температура теплоносія контролюється й підтримується електроконтактним термометром 6, що управляє роботою трубчастого нагрівача 13.The flow rate and pressure of the heat carrier pumped through the circuit of the heat exchanger is regulated by means of measuring devices. diaphragms 8 and is controlled by exemplary manometers 7. The temperature of the coolant is controlled and maintained by an electric contact thermometer 6, which controls the operation of the tubular heater 13.

У контурі ШІ теплоносій через регулюючий вентиль 10 подається на фільтр очищення теплоносія від - механічних домішок 11, ємність підігріву теплоносія 12 із трубчастим нагрівачем 13, у якій температура теплоносія управляється й підтримується електроконтактним термометром 14, ротаметр 15, що контролює о витрату теплоносія на вході в імітатор каналу охолодження 23, регульований вентилями 10, 16 і 26. ПісляIn the CI circuit, the coolant is fed through the control valve 10 to the filter for cleaning the coolant from - mechanical impurities 11, the coolant heating tank 12 with a tubular heater 13, in which the temperature of the coolant is controlled and maintained by an electric contact thermometer 14, the rotameter 15, which controls the flow of the coolant at the entrance to cooling channel simulator 23, regulated by valves 10, 16 and 26. After

Ге» ротаметра 15 теплоносій надходить в імітатор каналу охолодження 23, на вході в який температура теплоносія 5р Контролюється контрольним термометром 17 й підтримується нагрівачем 18. Температура стінки імітатора о каналу охолодження 23 і температура теплоносія на вході в канал охолодження й на виході з нього вимірюється сп термопарами 24. Тиск теплоносія на вході в імітатор каналу охолодження 23 й на виході з нього вимірюється зразковими манометрами 21 і 22 відповідно. Електроконтактний термометр 25 управляє роботою нагрівача 18, забезпечуючи постійність температури теплоносія на виході з імітатора каналу охолодження 23.The temperature of the rotameter 15 of the heat carrier enters the simulator of the cooling channel 23, at the entrance of which the temperature of the heat carrier 5 is controlled by the control thermometer 17 and supported by the heater 18. The temperature of the simulator wall about the cooling channel 23 and the temperature of the heat carrier at the entrance to the cooling channel and at the exit from it are measured by thermocouples 24. The pressure of the heat carrier at the entrance to the simulator of the cooling channel 23 and at the exit from it is measured by standard manometers 21 and 22, respectively. The electric contact thermometer 25 controls the operation of the heater 18, ensuring the constancy of the coolant temperature at the outlet of the cooling channel simulator 23.

У режимі іонообмінного очищення після проходження теплоносія через ємність підігріву 12, вентиль 27, при закритому вентилі 30 і відкритому вентилі 29, частина теплоносія із контуру І надходить в іонообмінний с фільтр 28, й очищений теплоносій повертається в ємність 1. За допомогою вентилів 27 і 29 регулюється витрата теплоносія через іонообмінний фільтр 28, що забезпечує заданий питомий електричний опір теплоносія, контрольований датчиком 19. во У режимі іонообмінного очищення й знекиснювання частина теплоносія з контуру ІЇЇ, пройшовши через іонообмінний фільтр 28, при відкритому вентилі ЗО надходить у редокс-фільтр 31 і іонообмінний фільтр 32, а потім повертається в ємність 1. За допомогою вентилів 27, 30 і 29 регулюється витрата теплоносія, що забезпечує заданий питомий електричний опір теплоносія й вміст розчиненого в ньому кисню, контрольований датчиками 19 і 20 відповідно. 65 Після закінчення експерименту іонообмінні смоли виймають з іонообмінного фільтра 28, обробляють 595-м розчином соляної кислоти й визначають кількість міді, поглиненої іонообмінним фільтром, трилонометричним методом |див. Унифицированнье методь анализа вод / Под ред. Лурье Ю.Ю. - М.: Химия, 1971. - 375с.|.In the ion-exchange cleaning mode, after the coolant passes through the heating tank 12, valve 27, when valve 30 is closed and valve 29 is open, part of the coolant from circuit I enters the ion-exchange filter 28, and the cleaned coolant is returned to tank 1. With the help of valves 27 and 29 the heat carrier flow through the ion exchange filter 28 is regulated, which ensures the specified specific electrical resistance of the heat carrier, controlled by the sensor 19. In the mode of ion exchange cleaning and deoxygenation, a part of the heat carrier from the III circuit, having passed through the ion exchange filter 28, with the ZO valve open, enters the redox filter 31 and ion exchange filter 32, and then returns to tank 1. The coolant flow rate is regulated with the help of valves 27, 30 and 29, which ensures the given specific electrical resistance of the coolant and the content of oxygen dissolved in it, controlled by sensors 19 and 20, respectively. 65 After the end of the experiment, the ion-exchange resins are removed from the ion-exchange filter 28, treated with a 595% solution of hydrochloric acid, and the amount of copper absorbed by the ion-exchange filter is determined by the trilonometric method | see Unified water analysis method / Ed. Lurie Yu.Yu. - M.: Chemistry, 1971. - 375 p.|.

Швидкість корозії імітатора каналу охолодження 23 розраховується як відношення кількості міді, поглинене іонообмінним фільтром 28, до площі поверхні імітатора каналу охолодження 23, що контактує з теплоносієм, й часу експерименту.The corrosion rate of the cooling channel simulator 23 is calculated as the ratio of the amount of copper absorbed by the ion exchange filter 28 to the surface area of the cooling channel simulator 23 in contact with the coolant, and the time of the experiment.

Claims

The formula of the invention 70 The stand for the study of the temperature regime and corrosion of the heat-loaded channel, which contains a container for the heat carrier interconnected by a system of pipelines, a pump, a circuit for maintaining the temperature of the heat carrier, a circuit for maintaining the flow rate and pressure of the heat carrier, as well as a circuit for testing the heat-loaded channel, which is distinguished by the fact that it additionally contains a circuit for cleaning the coolant, which includes an ion exchange filter for absorption of corrosion products of the cooling channel simulator, a redox filter and an ion exchange filter for absorption of products of destruction of the redox filter connected in series, while the input of the additional circuit is connected to the main line of the test circuit of the heat-loaded channel, and the output is with a container for the coolant, in addition, the test circuit of the heat-loaded channel additionally contains a serially connected sensor of the specific electrical resistance of the liquid and a sensor of oxygen dissolved in the coolant. that 2 IF) (ze) (Se) (ze) yo

- and? - (95) (o) (95) sl 60 b5