Исследования теплоемкости

Для экспериментального исследования температурного поля в стенке трубы поверхности нагрева котла в цикле водной очистки в практике нашли применение стационарные температурные вставки и переносные зонды.

Наряду со стационарными температурными вставками Таллинским политехническим институтом разработана конструкция переносного зонда для исследования температурного поля в стенке трубы в циклах водной очистки [179].

Также были проведены исследования температурного перепада на внешней поверхности труб в циклах очистки пароперегревателя котла ПК-38 [179]. Очистка производилась при помощи глубоковыдвижного аппарата и топочной камеры, с тем отличием, что скорость вращения аппарата 8 об/мин. Измерения показали, что перепад температуры на внешней поверхности труб ширмового пароперегревателя на расстоянии 1,45 м от сопловой головки составляет 197 К за 0,08 с.

191. Серенсен С.В., Дульнев Р. А. Методы исследования температурного поля образца при испытаниях на термическую усталость.— Заводская лаборатория, 1964, № 4.

5. С. В. Сервисен, Р. А. Дулънев. Методы исследования температурного поля образца при испытании на термическую усталость.— Зав. лабор., 1964^ № 4.

Другим способом повышения надежности форсированных быстроходных дизелей является снижение теплонапряженности деталей цилин-дро-поршневой группы. В настоящее время начинают получать распространение расчетные методы исследования температурного состояния, напряжений и деформаций в деталях двигателей внутреннего сгорания с помощью аналоговых машин и машин дискретного действия. Целесообразность использования тех или иных вычислительных устройств диктуется рядом причин, которые вытекают из поставленных задач, а также наличием машинных средств счета.

Для исследования температурного поля в решетке необходимо установить распределение давлений по профилю. Соответствующие графики коэффициентов давления с указанием расположения точек дренажа на профиле (рис. 3.13) показали, что максимальные

При пуске ТА, так же как и при работе на частичных нагрузках, важным моментом является обеспечение допустимых скоростей перехода с одного уровня мощности на другой. Ограничения допустимых скоростей изменения температур теплоносителей в переходных режимах теплообменного оборудования часто становятся определяющими для времени проведения режимов всей АЭС. В конечном итоге время переходных процессов влияет на термонапряженное состояние конструкции ТА и определяет их надежную работу. Допустимое время переходных процессов обычно определяется после тщательного исследования температурного и прочностного состояния узлов и деталей конструкции при различных скоростях проведения режимов. Сложность конструкций и условий работы теплообменного оборудования в составе АЭС не всегда позволяет достаточно точно определить прочностные характеристики конструкции в том или ином переходном режиме расчетным путем, в связи с чем возникает необходимость в экспериментальных исследованиях. Данные по переходным режимам могут быть получены также при пусконаладочных работах на АЭС (по замерам температуры и напряжений в наиболее напряженных узлах). Так, при пусконаладочных работах на реакторе БН-350 были уточнены требования по режиму пуска и вывода на мощность ПТО [12]. В частности, выяснилось, что разогрев ПТО из холодного состояния необходимо выполнять со скоростью изменения температуры греющего теплоносителя около 5°С/ч ступенями (по 20 °С) и выдержкой на каждой ступени в течение 5— 10 ч, а переход с одного уровня мощности на другой осуществляется ступенями по 10% с выдержкой на каждом уровне мощности. Несколько большие скорости изменения мощности достигнуты в установке БН-600, где они составляют 30—40°С/ч вследст-

На расстоянии 1,5 мм от внутренней поверхности были выполнены два сверления & 0,5 мм, в которые зачеканены термопары № 11 и № 12. Выводы термопар осуществлены через специальные штуцеры с уплотнением пайкой. Методика исследования температурного режима заключалась в том, что при заданном постоянном расходе натрия, постоянном давлении и расходе воды и постоянной температуре натрия на входе в участок ступенями изменялась температура воды на входе в канал таким образом, чтобы вывести начало зоны ухудшения теплообмена в измерительную вставку. О местоположении начала зоны ухудшения

Прочностной расчет парогенерирующих каналов в зоне кризиса второго рода, основы которого изложены в [93], выходит за рамки этой книги. Здесь лишь приведем некоторые собственные результаты исследования температурного режима прямых и зме-евиковых труб (ds/D3 — 0,016 ... 0,125) с натриевым обогревом при р = 6,0 ... 18,0 МПа и рсо = 260 ... 2000 кг/(м2-с), которые могут быть использованы при прочностных расчетах. Опыты показали, что частоты пульсаций температуры в змеевиковом канале несколько ниже, чем в прямой трубе. Эффективный период пульсаций уменьшается с ростом массовой скорости (в прямой трубе от 0,8 до 0,3 с увеличением рсо от 500 до 1500 кг/(м2-с), а в змеевике от 1,5 до 0,8 с ростом рсо от 300 до 700 кг/(м2-с). В прямотрубном канале протяженность зоны с пульсациями температуры при рсо = 700 ... 1500 кг/м2-с составляет 0,03 ... 0,15 м. В змеевиковом канале эта зона имеет гораздо большую протяженность, и изменение температуры в ней происходит более плавно.

Исследования температурного и гидравлического режимов работы экранных труб непосредственно на трубах, установленных в панели, имеют и недостатки, заключающиеся, главным образом, в ограниченных возможностях изменения диапазона массовых скоростей и энтальпий среды. Наиболее полная реализация возможностей исследования в условиях действующего котлоагрегата без особого вмешательства в его нормальную эксплуатацию представляется при использовании экранных труб с автономным питанием, так называемых автономных витков.

Метод непосредственного нагрева, как сравнительно простой и обеспечивающий высокую точность (0,5—2%), находит широкое применение для исследования теплоемкости органических и кремнийорганических теплоносителей при атмосферном давлении [Л. 63, 124].

Для исследования теплоемкости ср органических теплоносителей, кроме метода непосредственного нагрева, использовался метод смешения [Л. 104].

В МЭИ были проведены исследования теплоемкости твердых тел и жидких теплоносителей, в частности улучшенной терфенильной смеси марки 103К-СЧ, на установке, выполненной по методу смешения.

Современные экспериментальные установки для исследования теплоемкости, кроме рассмотренных выше, выполняются по методу постоянного протока и позволяют определять теплоемкость irasa и жидкостей в широком интервале температур и давлений с ошибкой не более 0,5 — 3% [Л. 104]. Однако использование этого метода для исследования теплоемкости органических и кремнййорга-нических теплоносителей, учитывая специфику их с точки зрения чистоты и состава, считают нецелесообразным. Во всяком случае опубликованных работ, посвященных исследованию ср указанных теплоносителей методом постоянного протока, к настоящему времени не имеется.

Кроме того, существуют эмпирические уравнения состояния, построенные на основе измерения газовых параметров p, v, Т, экспериментального исследования эффекта Джоуля-Томсона к исследования теплоемкости ср реальных газов. Число уравнений состояния, предлагавшихся в разное время различными авторами, достигает ~ 150. Однако, несмотря на их обилие, положение с вопросом о количественно точном и теоретически правильном уравнении состояния оставалось до последнего времени неудовлетворительным.

Экспериментальная установка для исследования теплоемкости Ср веществ при высоких температурах и давлениях. В течение ряда лет iBO ВТИ имени Дзержинского проводятся исследования теплоемкости Ср веществ при высоких давлениях и температурах. Измерения теплоемкости проводились методом адиабатного проточного калориметра в замкнутой схеме циркуляции с калориметрическим измерением расхода вещества. На установках, .выполненных по этому методу, 'была исследована теплоемкость воды и водяного пара, тяжелой воды, этилового спирта [Л. 8-3, 8-4 и 8-5]. Схема экспериментальной установки для измерения теплоемкости этилового спирта [Л. В-5] представлена на рис. 8-4.

На описанной установке были произведены исследования теплоемкости Ср этилового спирта три давлениях от 73,5 до 245 бар в интервале температур J90—370° С и тяжелой воды гари давлениях

Метод с-калориметра (контактного тепломера) основан на закономерностях монотонного разогрева исследуемого образца, когда его температурное поле остается близким к стационарному (скорость разогрева составляет от 0,02 до 0,2° С/с). Метод может реализоваться в сравнительном и абсолютном вариантах и используется для исследования теплоемкости различных теплоизоляционных материалов (применим также к металлам, полупроводникам) до температур 400° С [109].

Для комплексного исследования теплоемкости и коэффициента а твердых тепло-изоляторов (пластиков, огнеупоров) и полупроводников в режиме монотонного разогрева образцов в диапазоне температур от 50 до 900° С разработан прибор ДК-ас-900, представляющий собой техническую реализацию метода трубки [109]. Погрешность измерений 5—8%. Для независимых измерений коэффициентов а и Я твердых полимерных и полупроводниковых материалов, теплопроводность которых не превышает 10 Вт/(м-°С), в режиме монотонного разогрева образцов в интервале температур от —100 до +400° С разработан прибор ДК-а>.-400, представляющий собой объединение двух калориметров, один из которых приведен выше [см. рис. (5-17)]. Погрешность измерений не превышает 3—5% [Ю8]. Универсальный при. бор ДК-асА-400 (рис. 5-22), предназначенный для комплексного исследования тепло-физических свойств материалов в монотонном режиме [109], является объединением трех калориметров, два из которых приведены выше [см. рис. (5-17) и (5-19)].

Калорические свойства газов существенно зависят от давления и температуры. Для исследования теплоемкости с„ применяются главным образом метод смешения и метод протока.