Натриевый контур

Большой натриевый контур (БНК) ИМСС УрО РАН – это установка для изучения неизотермических процессов, происходящих в интенсивных потоках жидкого натрия в двух ветках. Главным существенным преимуществом контура перед теми, которые широко используются в мировой практике, является возможность получать контролируемые потоки натрия с различной температурой в каждой ветке. Рабочая температура жидкого металла находится в интервале от 150 до 300 градусов, расходы от 0.5 до 1.5 литров в секунду, в пределе с незначительной модернизацией контура можно достичь 5 литров в секунду.

Выбранная толщина стенки тройников и смесителей обеспечивала низкую тепловую инерционность, что позволило измерять пульсации температур на внешней поверхности контура с помощью тепловизора. Полученные экспериментальные данные используются для верификации CFD кодов при проведении проектных расчетов энергоустановок с жидкометаллическим теплоносителем. Лаборатория готова к сотрудничеству, в рамках которого могут проводиться как академические, так и практические исследования процессов в жидком натрии. Возможно проводить исследование производительности электромагнитных насосов, изучать поведение изделий или оборудования в потоке жидкого натрия, разрабатывать и изучать теплообменные аппараты для жидкометаллического теплоносителя.

Электромагнитный насос для жидкого натрия

Электромагнитный насос бегущего поля, для транспортировки жидкого цветного металла бесконтактным способом. Насос не имеет движущихся частей. Насос может быть установлен как в горизонтальном, так и в вертикальном положении. Коаксиальный канал насоса изготавливается из нержавеющей стали. Возможно производить замену канала без полной разборки всего насоса.

Конструкцию насоса можно адаптировать под задачи конкретного участка производства. Например, можно сделать его более защищенным для жестких условий металлургического производства, когда жидкий металл, например магний, находится при высокой температуре. Либо облегченный вариант для лабораторных или опытных участков, где металл, например натрий или ртуть, находятся при относительно невысоких температурах.

Питание насоса осуществляется с помощью трехфазного источника с частотной регулировкой мощности. Это позволяет плавно изменять производительность. Возможно для конкретной задачи сконструировать насос фиксированной производительности, который можно подключить напрямую в трехфазную сеть и не использовать дополнительный источник регулирования питания. При необходимости может быть установлена принудительная система охлаждения с автоматической терморегулировкой. Возможно проводить испытания насоса на производительность на имеющемся натриевом контуре.

Расходомер для жидкого металла

Комбинированный расходомер для жидких металлов использует в одной конструкции три разных устройства для измерения расхода. Универсальная конфигурация расходомера позволяет включить в себя один, два, либо все три устройства, что обеспечит наибольшую надежность измерений.

Первое устройства представляет собой кондукционный расходомер. Кондукционный расходомер состоит из источника магнитного поля, которое перпендикулярно течению жидкого металла, и набором диаметрально противоположных контактов для измерения электродвижущей силы, которая возникает при взаимодействии течения проводящей среды с магнитным полем. Наличие нескольких пар контактов уменьшает влияние асимметрии гидродинамического профиля скорости на характеристики прибора.

Третье устройство представляет собой кросс-корреляционный датчик скорости, который определяет гидродинамические характеристики с помощью анализа переноса пульсации температуры. Конструкция расходомера позволяет производить генерацию таких пульсаций температур достаточной интенсивности.

Два расходомера для жидкого натрия установлены на натриевом контуре ИМСС УрО РАН. Они продемонстрировали устойчивую работу и высокую нажедность при температурах до 300 градусов. Для тарировки расходомеров существует участок натриевого контура, в котором можно создавать поток жидкого натрия, расход которого измеряется внешней системой. Лаборатория готова к сотрудничеству, в рамках которого могут проводиться как исследования по разработке новых и усовершенствованию имеющихся конструкций расходомеров, так и по тарировке имеющихся расходомеров.

НАСОС БЕГУЩЕГО ПОЛЯ

МГД-насос бегущего поля, предназначенный для перекачивания жидких металлов (таких как жидкий магний и его сплавы, натрий, калий и подобные им металлы). Насос создает напор до 0.5 атмосферы и развивает максимальный расход до 7 тонр жидкого магния в час. Насос питается от трехфазной сети промышленной частоты .
Канал насоса, который при работе с жидким магнием разрушается и нуждается в периодической замене, чрезвычайно прост и дешев в изготовлении, а замена его осуществляется просто и быстро одним рабочим. Насос прост в управлении на его конструкцию имеется патент Российской федерации.

Напорно расходная характеристика МГД насоса бегущего поля полученные на галлиевом контуре для разных значений электрического тока в одной фазе. В настоящий момент мы готовы изготавливать в производственных мастерских института эти насосы адаптированные к производственным условиям заказчика.

МГД – НАСОС ПУШ-ПУЛ

На Соликамском магниевом заводе были проведены испытания насоса Пуш-Пул при литье крупногабаритных слитков и при литье слитков на литейном конвейере Насос развивал расход до 8 тонн жидкого магния в час при перепаде давления порядка метра магниевого столба. Расход насоса можно было плавно регулировать от нуля до максимального. Насос прост в управлении и обслуживании, каких либо дополнительных сложностей в работе обнаружено не было. Имеется российский патент и промышленный образец.
Насос Пуш-Пул располагается выше уровня перекачиваемого металла и для его пуска требуется предварительный подсос жидкого металла в его канал.

Электрический ток наводится трансформатором в канале насоса, поэтому работа его не зависит от окисных пленок внутри канала, (как например у других кондукционных насосов) и большие перерывы в использовании не влияют на его работу.
В настоящее время насос используется на Соликамском магниевом заводе для разливки магния на литейном конвейере.
Насос прост в управлении, на его конструкцию имеется патент Российской федерации. Мы готовы изготавливать в производственных мастерских института такие насосы адаптированные к производственным условиям заказчика.

ПОГРУЖНОЙ МГД-НАСОС ДЛЯ ПЕРЕКАЧИВАНИЯ ЖИДКОГО МАГНИЯ

Разработан электровихревой МГД-насос погружного типа, который служит для перекачивания жидких металлов (таких как жидкий магний и его сплавы, натрий, калий и подобные им металлы). Насос создает напор до 2 атмосфер и развивает максимальный расход до 7 тонн жидкого магния в час.

МГД-насос не имеет электрических обмоток, создающих магнитное поле, а электрический ток к каналу подводится по металлопроводу.

Насос во время работы может быть полностью погружен в расплав жидкого металла и поэтому не требует специальных дополнительных операций для запуска. Насосы проходили испытания на ОАО «АВИСМА» и Соликамском магниевом заводе.

Насос прост в управлении на его конструкцию имеется патент Российской федерации. При работе с жидким магнием канал насоса выполненный из нержавеющей стали разрушается и с течением времени требует замены. Насос прост в управлении, на его конструкцию имеется патент Российской федерации. Мы готовы изготавливать в производственных мастерских института такие насосы адаптированные к производственным условиям заказчика.

МАГНИТОГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ ПЕРЕМЕШИВАТЕЛЬ
для непрерывного литья цилиндрических слитков из алюминия и его сплавов

Был разработан МГД-перемешиватель, в котором вертикальные и горизонтальные течения в объеме возбуждаются соответственно бегущим и вращающимся магнитными полями. с возможностью их раздельного регулирования (Имеется Российский патент и промышленный образец).

В отличие от традиционного литья непрерывное литье с МГД-перемешиванием:
1. улучшает кристаллическую структуру
2. равномерно распределяет примеси и лигирующие добавки
3. повышает качество поверхности слитка.

Разработанный нами МГД-перемешиватель в отличии от уже имеющихся:
1. осуществляет перемешивание металла в горизонтальной и вертикальной плоскостях с возможностью раздельного регулирования интенсивности этих движений. Это позволяет управлять формой фронта кристаллизации и размером кристаллической структуры.
2. перемешиватель влагозащищен и выдерживает попадание на корпус жидкого алюминия в аварийной ситуации.
3. перемешиватель по своим характеристикам превосходит существующие аналоги

МГД-перемешиватели нашей конструкции были изготовлены для опытного производства Всероссийского алюминиево-магниевого института (ВАМИ, Санкт-Петербург, Россия), где они успешно работают с 1994 года, а так же для Каменск-Уральского металлургического завода (КУМЗ, Россия), для Отдела магнитной гидродинамики Исследовательского центра (Россендорф, Германия), для фирмы Сидаут (Вальядолит, Испания). МГД-перемешиватели могут использоваться при непрерывном литье на алюминиевых заводах РУСАЛа Перемешиватель прост в управлении, на его конструкцию имеется патент Российской федерации. Мы готовы в производственных мастерских института изготавливать такие перемешиватели адаптированные к производственным условиям заказчика.

СТЕРЖНЕВОЙ ПЕРЕМЕШИВАТЕЛЬ БЕГУЩЕГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ

Поле скоростей течения жидкого алюминия в вертикальном продольном сечении ванны, проходящему через ее середину, при амплитудной силе тока 4200 А и частоте 50 Гц (a) . Фазовая скорость бегущего поля направлена с лева на право.

МГД - НАСОС ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ

МГД - НАСОС ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ В Институте в конце 80-х годов разрабатывался МГД-насос высокого давления, для создания напора в жидких металлах 1000 -2000 атмосфер. Насос, обладающий малой инерцией предназначался использоваться в устройствах, где необходимо было создавать регулируемое во времени высокое давление.

Такими устройствами могли бы являться гидроцилиндры для управляемого поджатия валков прокатного стана производящего тонкие листы из стали, алюминия и других металлов. Насос мог бы применяться для создания давления в гидростатах при производстве деталей давлением из композитов или порошков. В начале девяностых годов такие работы велись совместно с Пермским заводом ПЗХО, но в последующем из за сложностей в период перестройки они были остановлены. В Институте были изготовлены лабораторные модели этих насосов, которые развивали на галлиевом сплаве давления от сотен до 1100 атмосфер. На его конструкцию имеется патент Российской федерации. В настоящий момент мы готовы при наличии заказчика и соответствующего финансирования произвести работы по доработке насоса и на основе производственных мастерских института изготовить опытные рабочие образцы, провести лабораторные и производственные испытания на предприятии заказчика с целью адаптации насоса к существующей технологии.