Теплогидравлический стенд для исследования гидродинамики и теплоотдачи в переходных режимах теплообмена

Теплогидравлический стенд имеет два контура движения теплоносителя: основной (первый) контур циркуляции для проведения исследования гидродинамики и теплоотдачи к жидкости; вспомогательный (второй) контур, предназначенный для отвода тепла от основного контура циркуляции. Общий объем дистиллированной воды в двух контурах с учетом расширительного и питательного баков – 800 литров, давление в верхней точке контура – атмосферное.

Первый контур циркуляции оснащен прозрачным кварцевым рабочим объемом, в объеме располагаются сменные рабочие участки. Каждый рабочий участок представляет собой пучок твэлов с различным диаметром, типом и шагом решетки. Разогрев твэлов происходит за счет джоулева тепловыделения при пропускании по ним переменного электрического тока и позволяет независимо на каждом из них менять плотность теплового потока от нулевого значения до 5·105 Вт/м2 до наступления режима пузырькового кипения. Движение теплоносителя в первом контуре может происходить как в условиях естественной циркуляции, так и при вынужденном движении (Re ≤ 5∙104) теплоносителя.

Измерение параметров теплоносителя проводится при помощи термодатчиков, манометров и расходомеров, схема расположения которых представлена на рисунке. Измерение расхода проводится с помощью накладных ультразвуковых расходомеров, расположенных на нижнем горизонтальном (G1) и вертикальных опускных (G2 и G3) участках контура. Контроль давления проводится в низшей (P1) и высшей (P4) точках первого контура, перепад давления в рабочем объеме измеряется при помощи двух прецизионных деформационных манометров (P2 и P3). Измерение температуры потока жидкости осуществляется при помощи резистивных платиновых термодатчиков, встроенных во все угловые элементы конструкции (T1, T3, T4 и T6), тройники (T2 и T5), а также расположенных в питательном (T7) и расширительном (T8) баках. Дополнительно проводится контроль температуры накладных нагревателей, температуры теплоизоляции на нагревательных участках, а также температуры окружающей среды.

Все контрольно-измерительные приборы оборудованы аналоговыми электронными выводами. Показания приборов поступают в автоматизированную систему контроля и мониторинга. Программное обеспечение контроля и мониторинга имеет графическую среду для отображения данных в режиме реального времени. Предварительная обработка данных реального времени осуществляется с помощью встроенного технологического алгоблочного языка программирования нижнего уровня системы, что позволяет получать расчетные данные практически одновременно с результатами прямых измерений. Система контроля и мониторинга ведет запись архивных данных с тактом работы базы данных реального времени, позволяя иметь в архиве данные без каких-либо усреднений.