Экспериментальная проверка теплового режима мощных ламп с жидкостным охлаждением
Тепловой режим мощной лампы подлежит обязательной экспериментальной проверке по программам научных исследований, а также при проведении периодических и сдаточных испытаний.
10.Водяное охлаждение
3.1.1. Описание экспериментальной установки
При проведении теплофизических экспериментов используется электрическая схема, обеспечивающая выделение и измерение мощности на всех электродах лампы в статическом режиме (рис. 3.1).
На
схеме приняты следующие обозначения:
VL
исследуемый прибор (тетрод); E1,
E2,
E3,
E4
стабилизированные источники питания
первой и второй сетки, анода и накала;
PV1,
PV2,
PV3,
PV4,
PA1,
PA2,
PA3
вольтметры и амперметры для измерения
напряжений и токов первой и второй
сеток, анода и накала соответственно;
С1,
С2,
С3,
R1,
R2
конденсаторы и резисторы для подавления
паразитной генерации;
термопары для измерения температуры
оболочки лампы и температуры теплоносителя;
ПК
переключатель термопар; А-565
цифровой прибор для измерения температур
с автоматической компенсацией температуры
свободных концов термопар.
Рис. 3.1
Если термопара закреплена на аноде, то измерительная цепь вторичного прибора оказывается под высоким анодным напряжением, поэтому питание прибора от сети осуществляется через разделительный трансформатор 220/220 В, выдерживающий это напряжение.
Типовая гидравлическая схема системы принудительного водяного охлаждения мощной генераторной лампы типа ГУ-94А с внешним анодом показана на рис. 3.2. Медный цилиндрический анод 1 диаметром 185 мм имеет на своей наружной поверхности 90 ребер высотой 5 мм и толщиной 3 мм, которые образованы проточками шириной 3,3 мм.
Анод помещен в бак 2 таким образом, что торцы ребер плотно прилегают к рубашке бака. Вход и выход воды из бака осуществляется через два присоединенных штуцера. Вода поступает в бак и отводится из него через протяженные рукава из электроизолирующего материала (например, полиэтилена), оформленные конструктивно в виде электроизолирующего стенда 4.
Для измерения объемного расхода воды [л/мин] в напорной магистрали установлен ротаметр 10 с местными показаниями типа РМ. Ротаметр содержит коническую стеклянную трубку со шкалой, внутри которой находится массивный поплавок обтекаемой формы.
В результате действия динамического давления воды поплавок поднимается на определенную высоту, соответствующую заданному расходу. Шкала трубки линейная благодаря ее конической форме. Если верхнего предела измерения ротаметра недостаточно для измерения заданного расхода, используют два или несколько ротаметров, присоединенных к магистрали параллельно. Для изменения установленного расхода воды служит клапан 11.
Все
каналы охлаждения лампы обладают
определенным гидравлическим сопротивлением,
которое может быть измерено по разности
показаний манометров 3,
присоединенных ко входному и выходному
штуцерам бака (потери давления
).
Потери давления в каналах охлаждения резко зависят от расхода воды, как правило, по квадратичному закону.
Термопару 6 для измерения температуры анода изготавливают из тонкой проволоки (диаметром 0,2) из хромель-копелевого сплава. Головка термопары закрепляется в верхней, наиболее горячей части анода методом зачеканивания. Концы термопары выводятся за пределы бака через резиновую уплотнительную прокладку и затем подключаются к измерительной схеме (переключатель 7, вторичный прибор 8, разделительный трансформатор 9). Для измерения температуры воды на входе и выходе из бака используются также термопары 5, головки которых крепятся ко входной и выходной трубкам.
У некоторых ламп с неразъемной конструкцией бака (рис. 3.3) нет доступа к охлаждаемой поверхности.
Рис. 3.3
В этом случае температура анода не измеряется и о ней судят косвенно по срабатыванию специальных термоиндикаторов плавления, нанесенных в виде точек на анодный спай с керамикой. Термоиндикатор резко меняет свой цвет при достижении температуры перехода, характерной для каждого типа термоиндикатора.
Почти все мощные генераторные лампы с водяным охлаждением анода работают в режиме поверхностного кипения, обладающего высокой эффективностью, поэтому температура анода намного ниже предельно допускаемого значения. Однако при определенных условиях (нагрузках) существует опасность лавинообразного нарастания температуры, связанная с покрытием поверхности сплошной пленкой пара (кризис теплообмена).
Нормальный режим охлаждения должен обеспечивать 2,5 3 - кратный запас надежности по отношению к критической нагрузке.
Коэффициент запаса надежности определяется путем перегрузки электрода или уменьшения расхода воды до появления предкризисного состояния: резкое нарастание температуры, возникновение пульсаций давления.