2
СОДЕРЖАНИЕ
стр.
Введение 6
Глава 1. Тепло- и массоперенос в двухфазных и
термоэлектрических системах теплового регулирования 19
1.1. Двухфазные системы терморегулирования 19
1.2. Течения со вдувом или оттоком массы 23
1.3. Теплообмен на капиллярной поверхности 38
1.4. Антигравитационные тепловые трубы 40
1.5. Термоэлектрические охлаждающие устройства 43
Цель диссертационной работы 48
Основные задачи исследования 48
Глава 2. Массоперенос в низкотемпературных тепловых трубах 49
2.1. Ламинарное течение пара в прямоугольном канале испарительного теплообменника при малых поперечных числах Рейнольдса 49
2.1.1. Постановка задачи 49
2.1.2. Методика интегрирования 51
2.1.3. Гидродинамические характеристики течения 56
2.2. Течение пара в прямоугольном канале конденсатора 59
2.3. Течение жидкости в открытом прямоугольном канале испарителя с учетом влияния внешнего потока пара 61
2.3.1. Постановка и решение задачи 61
2.3.2. Гидродинамические характеристики течения 65
Выводы по главе 70
Глава 3. Гидродинамика двухфазных систем теплообмена при высоких тепловых нагрузках 71
3
3.1. Ламинарное течение пара в зоне испарения плоской термоплаты при больших поперечных числах Рейнольдса
3.1.1. Постановка задачи о течении пара в плоском канале испарителя
3.1.2. Метод интегральных многообразий
3.2. Ламинарное течение пара в цилиндрическом канале испарителя
3.2.1. Постановка задачи о течении пара в цилиндрическом канале испарителя
3.2.2. Методика интегрирования
3.3. Ламинарное течение жидкости в открытой прямоугольной канавке испарителя (конденсатора) при взаимодействии с внешним потоком пара
3.3.1. Постановка задачи о течении жидкости в плоском канале
3.3.2. Методика интегрирования
3.4. Дополнительные режимы ламинарного течения жидкости в открытой прямоугольной канавке испарителя (конденсатора)
3.4.1. Интеграл уравнения движения в виде линейной функции
3.4.2. Интеграл уравнения движения в виде тригонометрической функции
3.5. Ламинарное течение пара в плоском канале конденсатора
3.6. Численное решение для течения пара в плоском канале испарителя в широком диапазоне больших и малых поперечных чисел Рейнольдса
71
73
74
81
82
84
94
95 95
101
102
105
109
112
4
Выводы по главе 114
Глава 4. Определение коэффициентов теплопередачи на
внутренней поверхности двухфазного теплообменника 116
4.1. Обратные задачи теплопроводности как метод исследования теплопередачи 116
4.2. Двухфазная система терморегулирования 117
4.3. Физическая постановка задачи 118
4.4. Математическая постановка обратной задачи нестационарной теплопроводности 120
4.5. Методика интегрирования 121
4.6. Обработка расчетных данных 124
Выводы по главе 126
Глава 5. Теплопередающее устройство, произвольно
ориентированное в поле силы тяжести 127
5.1. Антигравитационная тепловая труба 127
5.2. Термический перепад давления 129
5.3. Динамические характеристики массопереноса 132
5.4. Предельные поперечные размеры петлевой магистрали 133
5.5. Определение вспомогательного теплоотвода 135
5.6. Опытное исследование тепловой трубы 137
5.7. Оптимизация геометрических характеристик тепловой трубы 139
5.8. Режимы работы тепловой трубы в условиях, моделирующих невесомость 142
Выводы по главе 148
Глава 6. Исследование элементов двухфазной системы
терморегулирования 150
5
6.1. Двухфазная система терморегулирования 150
6.1.1. Опытная установка разветвленной ДСТР 151
6.1.2. Обработка экспериментальных данных 153
6.2. Оптимизация геометрических характеристик 157
Выводы по главе 162
Глава 7. Термоэлектрические системы теплового
регулирования 163
7.1. Оптимизация конструкции плоского радиатора 164
7.1.1. Постановка задачи и определение устойчивости 169
7.1.2. Сеточные уравнения 169
7.1.3. Расчет оптимальной конфигурации радиатора 171
7.2. Термоэлектрический холодильник для замкнутых объемов 172
7.3. Термоэлектрический холодильник для тепловой стабилизации гидравлической жидкости 173
7.4. Термоэлектрический кондиционер 178
7.5 Лабораторное оборудование для научных исследований 183
Выводы по главе 185
Заключение 187
Список использованных источников 191
Приложение 202
Использование результатов работы в различных областях науки и техники 203
6
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность поставленной задачи. Современная авиационная и ракетно - космическая техника характеризуется применением энергонасыщенного оборудования. При этом, надежность и долговечность конструкции в значительной мере зависят от температурного режима, при котором происходит ее эксплуатация. Требования к работе отдельных узлов и агрегатов, блоков систем управления предусматривают жесткие ограничения по температурному режиму. Так для надежной работы электронных приборов необходим температурный диапазон от 20 °С до 40 °С. Для достижения этой цели используется воздушное и жидкостное охлаждение, термоплаты с принудительной прокачкой теплоносителя и т.д. Однако специфика эксплуатации, например замкнутый объем в условиях космического пространства, усложняет задачу и требует иных подходов как к съему излишней тепловой мощности, так и к ее сбросу.
Сброс и утилизация тепловой энергии большой мощности предполагает наличие новых технических решений. Для этого разрабатываются двухфазные системы теплообмена, где эффективность теплоотвода достигается за счет изменения фазового состояния жидкого теплоносителя. Большая скрытая теплота парообразования жидкости, используемой для охлаждения, позволяет снимать более высокие тепловые потоки по сравнению с традиционными методами.
С этой же целью используются различные по форме и назначению тепловые трубы. Это испарительно-конденсационные устройства, которые подразделяются на несколько классов, в частности, на низко- и высокотемпературные тепловые трубы в соответствии с уровнем температуры и плотности передаваемых тепловых потоков. Физические
7
процессы, протекаемые в тепловых трубах, достаточно сложны. Скорость теплоносителя изменяется от сантиметров в секунду для жидкой фракции в капиллярно - пористых структурах до сверхзвуковой скорости пара. В зонах испарения и конденсации происходит фазовый переход теплоносителя, наблюдаются течения, аналогичные течениям со вдувом или оттоком массы. Определение гидродинамических параметров таких течений осложняется взаимодействием парового потока с жидкостью, нелинейностью дифференциальных уравнений, описывающих движение.
Аналитическое исследование процессов массопереноса в тепловых трубах возможно лишь в ограниченных случаях. Наибольший интерес с точки зрения практического использования представляет случай при равномерном по длине подводе тепловой энергии. Расчет гидродинамических и тепловых характеристик таких течений необходим уже на начальном этапе проектирования тепловых труб.
В тепловых трубах, как правило, наружная поверхность жидкости в капиллярных каналах контактирует с паровым потоком. Расчет градиента давления в этом случае представляет значительные трудности. В научной литературе этот вопрос не разработан, а имеются лишь отдельные, разрозненные публикации. Научная и техническая значимость этой задачи связана с различными ограничениями по передаваемой тепловой мощности двухфазными системами терморегулирования.
Известно, что при наличии касательного напряжения на поверхности жидкости коэффициент сопротивления в гидравлическом канале может быть в два раза выше, чем без взаимодействия потоков. Поэтому располагаемого капиллярного давления, которое выступает в качестве движущей силы, недостаточно, и актуальность задачи по
8
определению параметров течения с переменным расходом массы, при взаимодействии пара и жидкости становится очевидной.
Другой не менее важной задачей является создание комфортных условий для персонала, обслуживающего авиационную и космическую технику. Современные, так называемые климатические системы, используют компрессионные кондиционеры. В этом случае в качестве теплоносителя используются фреоны , которые нарушают экологическое равновесие. Поэтому создание альтернативных, и в первую очередь термоэлектрических систем охлаждения, становится насущной потребностью современного развития техники и технологии.
Термоэлектрические системы используют эффект Пельтье при прохождении постоянного электрического тока через спаи специально подобранных металлов. В этом случае создается промежуточный температурный градиент, позволяющий эффективно регулировать температуру охлаждаемой поверхности.
Актуальной и трудно разрешимой задачей является создание температурного режима для узлов и агрегатов с уровнем охлаждения ниже или равной температуре окружающей среды. Такой режим можно выделить в особый класс, т.к. традиционные системы конвективного охлаждения не позволяют получать нужной температуры. С этой целью для замкнутых объемов могут быть использованы термоэлектрические системы охлаждения. Они обладают уникальным свойством трансформации тепловых потоков и позволяют получать температуру стабилизации ниже температуры окружающей среды. Можно отметить, что прикладные возможности термоэлектричества в настоящее время используются недостаточно.
Научная проблема заключается в расчете гидродинамических характеристик ламинарного течения вязкой несжимаемой жидкости с
9
переменным расходом массы в тепловых трубах при взаимодействии пара и жидкости; исследовании двухфазных и термоэлектрических систем теплового регулирования.
Научная новизна работы заключается в том, что впервые:
- выполнено математическое моделирование сопряженной гидродинамической задачи взаимодействия пара и жидкости в тепловой трубе;
- разработаны теоретические методы расчета ламинарных течений вязкой несжимаемой жидкости с переменным расходом массы в плоском и цилиндрическом каналах;
- предложены и реализованы математические методы решения задачи о течении жидкости в прямоугольной капиллярной канавке тепловой трубы при взаимодействии с паровым потоком;
- разработана методика по определению нестационарного коэффициента теплоотдачи при испарении теплоносителя с поверхности капиллярной структуры в плоском теплообменнике;
- выполнен расчет установившегося температурного поля плоского радиатора с локальным подводом тепла со стороны плоской поверхности и гараничными условиями 3 рода со стороны ребер;
- сформулирована и решена задача по оптимизации геометрических размеров плоского радиатора;
- получены экспериментальные данные по режимам работы различных по конфигурации тепловых труб и термоэлектрических холодильников;
- сформулирована и решена задача условного экстремума для оптимизации массогабаритных характеристик двухфазных теплообменников;
- выполнена оптимизация режимов работы антигравитационной тепловой трубы и термоэлектрических холодильников.
10
Методы исследований. Теоретические исследования в области гидродинамики выполнены с привлечением приближенных математических методов. Рассматривались предельные режимы течений для больших и малых поперечных чисел Рейнольдса. Для Ре « 1 использовались методы возмущения с представлением решений в виде функциональных рядов по степеням числа Рейнольдса. Для Ре » 1 использовались методы интегральных многообразий с выделением функции медленного движения, ассимптотическое разложение в виде двойных степенных рядов по малому параметру, содержащих регулярные и пограничные слагаемые. Для уточнения решения в области математического пограничного слоя использовалась специальная пограничная функция.
Исследование теплопередачи выполнялось с использованием методов теории обратных задач теплопроводности. Обратная задача нестационарного теплообмена решена в форме задачи оптимального управления. Расчет установившегося температурного поля выполнялся методом матричной прогонки.
Экспериментальные исследования проводились на стендовом оборудовании ЦСКБ, завода Прогресс, научно-исследовательской лаборатории № 14 Самарского госуниверситета, НИИ Проблем надежности механических систем СамГТУ. Экспериментальные данные обрабатывались с применением вычислительной техники и программных средств, созданных в процессе работы.
Практическая ценность и реализация результатов работы. Разработаны методики расчета и испытаний тепловых труб, двухфазных теплообменников и термоэлектрических холодильников, позволяющие определить совокупность их тепловых и гирдодинамических
11
характеристик, на основе которых разработаны новые конструкции для ракетно-космической техники, станкостроения и флота.
Полученный автором научно-технический задел обеспечивает проведение работ по созданию двухфазных и термоэлектрических систем теплового регулирования различного назначения. Основная часть теоретических и экспериментальных работ, связанных с двухфазными теплообменниками, выполнена по заказу ЦСКБ. Тема научно-исследовательской работы - “Исследование и создание для натурных испытаний тепловых труб, работающих в режиме термостатирования”.
Созданное стендовое оборудование по испытанию тепловых труб в условиях, приближенных к космическим, используется для исследовательских работ на предприятии ЦСКБ, г. Самара.
Разработаны эффективные теплообменники на тепловых трубах, которые используются в системах кондиционирования промышленных предприятий: ВАЗ г. Тольятти, ТЭЦ-2, г. Новокуйбышевск.
Теоретические и экспериментальные исследования тепловых процессов в термоэлектрических холодильниках позволили разработать модульные конструкции холодильников различного назначения. Холодильники изготовлены по заказам Поволжского отделения Инженерной академии наук, завода координатно - расточных станков г.Самара, завода Прогресс г. Самара, АО Волготанкер г. Самара и др.
Термоэлектрический холодильный агрегат освоен в производстве на заводе Прогресс г. Самара. Разработана и изготовлена конструк -торская документация и технические условия, получен гигиенический сертификат на изделие.
На защиту выносятся следующие результаты:
- автомодельные решения двухмерных уравнений Навье-Стокса для ламинарных режимов течения вязкой несжимаемой жидкости в каналах
12
различной формы с переменным по длине канала расходом массы для больших и малых поперечных чисел Рейнольдса;
- решение автомодельной задачи для ламинарного течения вязкой несжимаемой жидкости в открытом прямоугольном капиллярном канале для предельных режимов течений при взаимодействии со встречным и спутным потоками пара;
- решение автомодельной задачи для ламинарного течения вязкой несжимаемой жидкости в открытом прямоугольном капиллярном канале для предельных режимов течения при отсутствии контакта между паром и жидкостью;
- методика расчета нестационарного коэффициента теплоотдачи при испарении теплоносителя в капиллярной канавке двухфазного теплообменника;
- результаты экспериментальных исследований антигравитационной тепловой трубы, цилиндрических тепловых труб и двухфазных теплообменников с канавочной капиллярной структурой;
- методика по оптимизации массогабаритных характеристик двухфазных теплообменников;
- решение задачи по определению установившегося температурного поля плоского радиатора и оптимизации его геомтрических размеров;
- результаты экспериментальных исследований режимов работы различных по назначению и конфигурации термоэлектрических холодильников.
Основные результаты работы докладывались:
1.Всесоюзная научно - техническая конференция по микроэнергетике . Куйбышев , КуАИ , 1983.
2.Всесоюзная научно - техническая конференция "Современные проблемы двигателей и энергетических установок". М., МАИ, 1986 .
13
3.Всесоюзная научно - техническая конференция по микроэнергетике . Куйбышев , КуАИ , 1988.
4.Всесоюзная конференция Тагаринские чтения”, М., МАИ , 1988.
5.Всесоюзная школа конференция "Математическое моделирование в машиностроении". Куйбышев , КуАИ , 1990.
6.Всесоюзная научно - техническая конференция по космической энергетике . Куйбышев , КуАИ , 1990 .
7.Выставка - семинар по межвузовской программе "Надежность конструкций". Самара, 1993.
8.Российский симпозиум по трибологии . Самара, 1994.
9.Выставка - семинар по межвузовской программе "Надежность конструкций". Самара, 1994.
10.Международная конференция "Еигогт^аК/уогктд", Италия, Удина,
1994.
11.Международный научно - практический семинар "Современный автомобиль : управление и материалы". Тольятти - Самара, 1995.
12.Всероссийская научно - техническая конференция “Надежность механических систем". Самара, 1995.
13.VI Межвузовская конференция "Математическое моделирование и краевые задачи". Самара, 1996.
14.Межвузовская научно - техническая конференция "Прикладные мате -матические задачи в машиностроении и экономике". Самара, 1996.
15Л/1 Всероссийская конференция “Контактная гидродинамика". Самара, 1996.
16.Международная научно - техническая конференция "Холод и пищевые производства". Санкт-Петербург, 1996.
17Л/ Научная сессия поволжского регионального отделения академии космонавтики. Самара, 1997.
14
18.Научно-технический совет НИИ Проблем надежности механических систем при СамГТУ, Самара, 1998.
Образцы разработанных изделий выставлялись на выставках :
1.Выставка "Вузы России - машиностроению". АЗЛК, Москва, 1993.
2.Демонстрационный стенд аэрокосмического университета. Самара, 1994.
3.Выставка “Конверсия Поволжья". Самара, 1994.
4.Международная выставка - крнференция "Человек - среда - техника -проблема безопасности". Москва - Санкт- Петербург, 1994. б.Международная выставка-конференция "Еиготе1а1\АЮгМпд - 94й. Удина, Италия, 1994.
6.Выставка - семинар по программе "Надежность конструкций". Самара,
1994.
7.Выставка - смотр учебной техники “Росучприбор". Москва, 1995.
8.Выставка учебной техники . Химико-технологический университет. Москва, 1995.
Э.Информационный бюллетень Самарского научно-координационного центра "Перспектива" для правительства Южной Кореи. Термоэлектрическая система охлаждения кабины транспортного средства. Самара,
1995.
Ю.Постоянно действующая выставка Самарского технического университета. Самара, 1995.
11.Выставка "Конверсия - Лада - Сервис". Тольятти, 1997.
12.Выставка “Экология -97". Самара, 1997.
13.Всероссийский промышленно-экономический форум “Время жить в России". Нижний Новгород, 1998.
15
Публикации по теме диссертации:
1. Клюев Н.И., Михеев В.И. Анализ возможности термостатирования автономной ДУ с использованием тепловых труб. Труды VIII Всесоюзной научно - технической конференции по микроэнергетике.- Куйбышев: КуАИ, 1983. - С.37-38.
2. Клюев Н.И., Костенко В.В., Луке А.Л. и др. Экспериментальное исследование режимов работы тепловых труб, близких к изотермическим. ИВУЗ “Авиационная техника". - 1986. № 3. - С.61-62.
3. A.c. 1272847. Установка для испытания тепловых труб. Клюев Н.И., Луке А.Л., Михеев В.И. и др. -1986. №43.
4. A.c. 1274435. Тепловая труба. Клюев Н.И., Костенко В.В., Луке А.Л. и др. - 1986. №43.
5. A.c. 241457. Система термостатирования летательного аппарата. Клюев Н.И., Костенко В.В. Луке А.Л. и др. -1986. № 43.
6. Клюев Н.И., Луке А.Л., Михеев В.И. и др. К вопросу экспериментального определения термического сопротивления тепловой трубы. Труды IX Всесоюзной научно-технической конферении по микроэнергетике. -Куйбышев. КуАИ, 1988. - С. 123-124.
7. Клюев Н.И. Движение пара в прямоугольном канале испарительного теплообменника. ИВУЗ "Авиационная техника". -1988. №2.- С.96-98.
8. А.с.1519311.Теплопередающее устройство. Клюев Н.И., Луке А.Л., Михеев В.И. и др. -1989. № 27.
9. A.c. 1498134. Антигравитационная тепловая труба. Клюев Н.И., Луке А.Л., Семашко В .Д. - 1989. № 27.
10. Клюев Н.И. Антигравитационная тепловая труба. ИВУЗ "Авиационная техника".-1989. №1.- С.113-115.
16
11. Клюев Н.И., Федечев А.Ф. Течение пара в зоне испарения плоской тепловой трубы при больших поперечных числах Рейнольдса. ИФЖ. -
1989. Т.57. №2. - С.333-334.
12. Клюев Н.И., Семашко В.Ф., Щеглов С.Б. Выбор оптимальных характеристик антигравитационной тепловой трубы. ИВУЗ "Авиационная техника". -1990. №4. - С.35-39.
13. Клюев И.И., Щеглов С.Б., Лемперт Е Ю. К оптимизации характеристик теплопередающего устройства. Труды X Всесоюзной научно технической конференции по космической энергетике.- Куйбышев: КуАИ,
1990. - С.43-46.
14. Клюев Н.И., Щеглов С.Б., Семашко В.Ф. Разветвленная двухфазная система терморегулирования. Труды X Всесоюзной научно - технической конференции по космической энергетике. - Куйбышев: КуАИ, 1990. -
С.46-50.
15. A.c. 1607539. Установка для испытания тепловой трубы. Клюев Н.И., Луке А.Л., Михеев В.И. и др. - 1990. №38.
16. Клюев Н И., Федечев А.Ф. Определение коэффициента теплоотдачи на внутренней поверхности двухфазного теплообменника. ИФЖ. -
1991.Т.60. №6. - С.891-895.
17. Клюев Н.И., Семашко В.Д. Исследование разветвленной двухфазной системы терморегулирования. ИВУЗ "Авиационная техника". - 1993. 4с. Дел. в ВИМИ, №D08511.
18. Клюев Н И. Движение газа со вдувом массы в цилиндрическом канале при больших числах Рейнольдса вдуваемого потока. ИВУЗ "Авиационная техника. - 1995. №1,- С.43-46.
19. Клюев Н.И. Термоэлектрическая система кондиционирования для автомобиля. Тезисы докладов международного семинара. “Современный автомобиль". - Тольятти: ВАЗ, 1995. - С.28-29.
17
20. Клюев Н.И. Термоэлектрические холодильники для тепловой стабилизации механических и электронных систем с целью обеспечения их надежности. Тезисы докладов Всеросийской научно-технической конференции "Надежность механических систем". - Самара: СамГТУ,
1995.-С.8-9.
21. Клюев Н.И. Течение жидкости в открытой прямоугольной канавке испарителя тепловой трубы с учетом влияния встречного потока пара. ИВУЗ "Авиационная техника". -1995. №3.- С.100-102.
22. Свидетельство на полезную модель № 6430. Термоэлектрическое устройство для создания микроклимата транспортного средства.
Клюев Н.И., Комарова Н.С. -1998. №4.
23. Свидетельство на полезную модель № 2423. Лабораторный предметный столик. Клюев НИ., Комарова Н.С. -1995. №7.
24. Клюев Н.И., Комарова Н.С., Ижбалдина Т.В. Тепловая стабилизация узлов трения термоэлектрическими холодильниками. Международный научный журнал "Трение и износ". -1995. Т.16. №5 -С.981-985.
25. Клюев Н.И., Комарова Н.С. Транспортный кондиционер на термоэлементах. Тезисы докладов Межвузовской научно - технической конференции "Прикладные математические задачи в машиностроении и экономике". - Самара: СамГУ, 1996. - С. 13.
26. Клюев Н.И. Автомодельная задача для течения вязкой несжимаемой жидкости со вдувом или оттоком массы в канале прямоугольной формы. Труды VI Межвузовской конференции "Математическое моделирование и краевые задачи". - Самара: СамГТУ, 1996. - С.53-55.
27. Клюев Н.И. Компенсация тепловых потоков в узлах трения. Тезисы VI Всероссийской конференции "Контактная гидродинамика".- Самара: СГАУ, 1996.-С.7-8.
18
28. Клюев Н И. Термоэлектрический кондиционер для транспорта. Тезисы докладов Международной научно - технической конференции "Холод и пищевые производства". - Санкт-Петербург: Академия холода и пищевых технологий, 1996. -С.311-312.
29. Клюев Н.И. Течение жидкости в капиллярной канавке испарителя тепловой трубы при больших поперечных числах Рейнольдса. ИВУЗ "Авиационная техника". - 1996. №3.- С.7-10.
30. Клюев Н И. Течение жидкости в открытом прямоугольном канале
с отсосом массы и взаимодействии с внешним газовым потоком. Труды VIII Межвузовской конференции “Математическое моделирование и краевые задачи”. - Самара: СамГТУ, 1998. - С.48 - 51.
19
ГЛАВА! ТЕПЛО- И МАССОПЕРЕНОС В ДВУХФАЗНЫХ И
ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ ТЕПЛОВОГО
РЕГУЛИРОВАНИЯ
!! Двухфазные системы терморегулирования
Двухфазная система терморегулирования представляет собой устройство, предназначенное для обеспечения заданного температурного режима некоторого объекта (прибора или агрегата). В процессе работы энергоемкого оборудования происходит выделение тепловой энергии, которая частично рассеивается в окружающем пространстве, а частично идет на нагрев оборудования. Известно, что работоспособность приборов и устройств требует соблюдения жесткого температурного режима.
Двухфазная система включает в себя испаритель, где тепловая энергия расходуется на нагрев и испарение жидкого теплоносителя, транспортную магистраль для переноса паровой фракции , конденсатор и конденсатопровод, по которому жидкий теплоноситель возвращается в испаритель. Движущей силой, вызывающей перемещение теплоносителя в гидравлическом контуре, может быть внешний привод или капиллярная структура, обеспечивающая перепад давления. Характерными представителями двухфазной системы являются тепловые трубы [1-7]. Тепловые трубы известны прежде всего как устройства для передачи тепла при незначительных перепадах температур. Последнее обстоятельство позволяет использовать их в системах терморегулирования.
Тепловые трубы первоначально представляли собой, как правило, цилиндрический объем, на внутренней поверхности которого
20
расположена капиллярная структура, заполненная теплоносителем (рис.1.1).
♦о -о
2
Рис.1.1. Тепловая труба: 1 - корпус тепловой трубы, 2 - капиллярная
структура , +0 - подведенное и -О - отведенное количества тепла,
1пХТрХк - соответственно длины зоны испарения, транспортной зоны и
зоны конденсации
Прокачку теплоносителя по гидравлическому контуру обеспечивает капиллярное давление в соответствии с формулой Лапласа
(\ г
А^кап = ® р » 0-1)
УК1 2 у
где а - коэффициент поверхностного натяжения жидкости, (Ч* и -радиусы менисков капиллярной структуры в испарителе и конденсаторе.
Поскольку в конденсаторе капилляр притоплен жидкостью, то радиус мениска равен бесконечности. Поскольку в испарителе радиус мениска примерно равен радиусу капилляра, то возникает перепад давления. При этом движущая сила расходуется на преодоление сопротивления в гидравлическом контуре тепловой трубы.
Развитие техники трансформировало конструкцию тепловых труб первого поколения в замкнутый контур с раздельным движением пара и
- Київ+380960830922