Аварийный ограничитель расхода жидкости

 

Изобретение относится к технике автоматического регулирования и может использоваться в теплоэнергетике, в частности, для ограничения расхода теплоносителя при разгерметизации контура ядерной энергетической установки. Цель изобретения - повышение функциональной надежности путем интенсификации фазовых переходов по всему сечению трубопровода. Для этого в трубопроводе 1 установлены регулирующий орган 2 в виде сетки, местное сопротивление 3 в виде плавного сужения проходного сечения и датчик 6 давления, подключенный к релейному элементу 5. который по сигналу датчика 6 при аварии с помощью коммутатора 4 замыкает цепь источника 7 тока. Сетка нагревается и интенсифицирует генерацию пузырьков , существенно ограничивающих расход жидкости через трубопровод 1. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (!9) (11) (sl)s G 05 0 7/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3670248/24 (22) 03.04.89 (46) 30.09.91. Бюл. hh 36 (71) Казанский авиационный институт им, А.Н;Туполева (72) Ф.Г.Хабибуллин, В.С.Хабибуллина и

Д.Н.Феклин (53) 621.646.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1522163, кл. 6 05 0 7/00, 1988. (54) АВАРИЙНЫЙ ОГРАНИЧИТ ЕЛЬ РАСХОДА ЖИДКОСТИ (57) Изобретение относится к технике автоматического регулирования и может использоваться в теплоэнергетике, в частности, для ограничения расхода теплоносителя при разгерметизации контура ядерной энергетической установки. Цель изобретения — повышение функциональной надежности путем интенсификации фазовых переходов по всему сечению трубопровода.

Для этого в трубопроводе 1 установлены регулирующий орган 2 в виде сетки, местное сопротивление 3 в виде плавного сужения проходного сечения и датчик 6 давления, подключенный к релейному элементу 5, который по сигналу датчика 6 при аварии с помощью коммутатора 4 замыкает цепь источника 7 тока. Сетка нагревается и интенсифицирует генерацию пузырьков существенно ограничивающих расход жидкости через трубопровод 1. 2 ил.

1681299

Изобретение относится к автоматическому регулированию и может использоваться в теплоэнергетике для ограничения расхода теплоносителя при разгерметизации контура энергетической установки,.

Цель изобретения — повышение функциональной надежности путем интенсификации фазовых переходов по всему сечению трубопровода.

На фиг.1 показана функциональная схема предлагаемого ограничителя; на фиг.2— график зависимости отношения расхода ,:жидкости к критическому расходу от отношения площади проходного сечения сетки к площади сечения трубопровода, Аварийный ограничитель расхода жидкости содержит трубопровод 1, во входном участке которого размещен регулирующий орган 2 в виде сетки, а непосредственно эа регулирующим органом 2 установлено местное сопротивление 3 в виде плавного сужения проходного сечения, коммутатор 4, релейный элемент 5, например реле с самоблокировкой, датчик 6 давления и источник

7 тока, подключенный к регулирующему органу 2 через коммутатор 4.

Аварийный ограничитель расхода жидкости работает следующим образом.

При разрыве трубопровода 1 расход жидкости возрастает, давление s нем резко падает. При падении давления ниже контрольного уровня по сигналу датчика 6 давления к сетке 2 коммутатор 4 подключает электроисточник 7, вследствие чего сетка 2 нагревается и интенсифицирует генерацию пузырьков, Двухфазный поток, заполняющий трубопровод 1, существенно ограничивает расход жидкости через него, Местное сужение плавного профиля 3 за сеткой 2 увеличивает скорость фазовых переходов и формирует стабильный фронт парообразования за счет дополнительного падения давления в нем, образуется развитый парожидкостный двухфазный поток, Скорость критического истечения двухфазного потока значительно ниже скорости истечения жидкости, что и обеспечивает соответстующее ограничение расхода. Устройство срабатывает автоматически, Расход жидкости через трубопровод 1 в аварийной ситуации, когда жидкость ближе к состоянию насыщения, зависит от отношения проходного сечения Fp сетки 2 к площади сечения трубопровода F> (фиг.2), При малых значениях этого отношения Fo/F> сетка 2 загромождает проходное сечение трубопровода. Расход жидкости резко возрастает с ростом этого отношения. Начиная с 0,3, расход стабилизируется и слабо зависит от его изменения. Это связано с насы5

55 щенностью потока. жидкости центрами парообразования, способными к дальнейшему росту, вследствие чего устанавливается критический расход. С дальнейшим увеличением проходного сечения сетки, начиная с отношения 0,96, расход жидкости вновь возрастает, так как генерируемых редкой сеткой вихрей уже не достаточно для обеспечения развитого вскипания по всему сечению трубопровода и реализации критического режима течения жидкости.

Верхний предел отношения площади проходного сечения сетки 2 к площади сечения трубопровода 1, равный 0,96, ограничивает максимальную площадь просвета сетки

2, при которой образованные им вихри способны вскипать при снижении давления в трубопроводе 1 в аварийной ситуации и эффективно ограничить расход жидкости.

Дальнейшее повышение отношения, т.е. разряжение сетки, приводит к тому, что все большая часть жидкости в трубопроводе 1 эа сеткой 2 остается однофаэной, соответственно и расход жидкости становится выше, стремясь в пределе к значению максимального расхода чистой жидкости (фиг,2). Нижний предел отношения, равной 0,7, связан с ростом гидравлического сопротивления сетки 2, отрицательно сказывающегося при нормальной эксплуатации трубопровода 1, Снижение отношения ниже величины 0,7 не способствует эффективному снижению расхода вскипающей жидкости, так как генерируемых центров парообразования уже достаточно для образования равномерного равновесного двухфазного потока, в то же время частая сетка загромождает сечение трубопровода для работы в нормальных условиях.

Таким образом, аварийный ограничитель надежно работает в диапазоне отношений 0,7-0,96. Снижение надежности работы ограничителя ниже этого диапазона связано с загромождением частой сеткой проходного сечения трубопровода и, как следствие. высоким местным сопротивлением (потерями давления) в условиях нормальной работы трубопровода. Выше этого диапазона сетка 2 не обеспечивает образования в трубопроводе двухфазного потока достаточной для запирания концентрации, а следовательно, и надежности срабатывания. Ъ

Так, при интенсификации фазовых переходов по всему поперечному сечению вставкой в виде сетки и при наличии местного сопротивления в виде плавного сужения эа сеткой расход перегретой жидкости может быть снижен в аварийной ситуации в

1,5 раза.

1681299

g6 ф

0g

08 ® фб 48 f

r,/i—

Составитель В. Прямицын

Редактор А. Лежнина Техред М.Моргентал Корректор M. Шароши

Заказ 3312 Тираж439 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. ужгород, ул, Гагарина, 101

Формула изобретения

Аварийный ограничитель расхода жидкости, содержащий трубопровод, регулирующий орган, установленный во входном участке трубопровода, датчик давления, ус- 5 тановленный за регулирующим органом и подключенный выходом к входу релейного элемента, и местное сопротивление, установленное между регулирующим органом и датчиком давления и выполненное в виде 10 плавного сужения проходного сечения трубопровода, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения функциональной надежности путем интенсификации фазовых переходов по всему сечению трубопровода, в 15 него введены источник тока и коммутатор, управляющий вход которого соединен с выходом релейного элемента, причем один вывод коммутатора подключен к одному выводу регулирующего органа, а другой вывод через источник тока — к другому выводу регулирующего органа, выполненного в виде сетки, отношение площади проходного сечения которой к площади сечения трубопровода находится в пределах

0,7 Fo/Е1 0,96, где Fo- площадь проходного сечения сетки;

F> — площадь сечения трубопровода.