Экстремум зависимости напора электромагнитного насоса для жидкого металла от частоты питающего тока

Аннотация

Рассмотрены магнитогидродинамические процессы, возникающие в коаксиальном канале индукционного электромагнитного насоса для перекачивания жидкого металла. Целью исследования является разработка нового метода оперативного измерения физических свойств жидкометаллического теплоносителя, который применяется на атомных электростанциях на быстрых нейтронах. Используемые системы контроля свойств, как правило, совмещены с системами очистки жидкометаллического теплоносителя от нежелательных примесей, поскольку последние изменяют физические характеристики теплоносителя, такие как электропроводность, теплопроводность, вязкость, плотность. Утверждается, что проблему можно преодолеть с помощью анализа характеристик электромагнитного насоса, который является обязательным элементом в системах очистки теплоносителя и контроля его свойств. Главное внимание уделено анализу такой характеристики, которую можно в нужный момент измерить имеющимися в системе контроля устройствами. Для этой цели лучше всего подходит напор, развиваемый электромагнитным насосом, во взаимосвязи с частотой тока, питающего обмотки индуктора, полученный при неизменных прочих характеристиках. В работе посредством математического моделирования на примере конкретного электромагнитного насоса найдены величины перепада давления при разных расходах жидкого металла в некотором диапазоне значений электропроводности. Эти же характеристики определены в эксперименте с тем же самым электромагнитным насосом, в котором рабочей жидкостью служит галлиевая эвтектика с известным точным значением электропроводности. Оказалось, что все установленные зависимости имеют экстремум. При этом расчетное значение частоты электрического тока, обеспечивающее экстремум перепада давления, совпадает с экспериментальным, если в расчетах в качестве рабочей жидкости взята галлиевая эвтектика. Таким образом, по совокупности результатов математического моделирования и физических измерений можно эффективно и быстро узнать текущее значение электропроводности. Результаты положены авторами в основу создаваемой методики контроля чистоты жидкометаллического теплоносителя.