ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Зона- переноса тепла и общая схема работы тепловой трубы из "Что такое тепловая труба " Конечно, эти зоны могут быть и различными по протяженности. В этом случае в соответствии с выбранным соотношением их поверхностей будет осуш,ествляться трансформация плотности теплового потока. Например, если зона теплоприема в 2 раза больше зоны теплоотвода, то наряду с передачей полного подводимого теплового потока имеет место его двукратная концентрация. [c.22] Полное описание явлений, происходящих в тепловой трубе, включая уже рассмотренные выше процессы в зоне испарения и конденсации, и разработка теоретической модели тепловой трубы в целом, очевидно, задача весьма сложная. При установлении общих закономерностей необходимо исходить из замкнутости цикла всей системы и взаимозависимости всех процессов. Так, например, остается постоянной полная масса жидкости. Действительно, весь пар, образованный в зоне испарения, передается в зону теплоотвода, там конденсируется и вновь возвращается в испаритель. [c.22] Прежде чем перейти к установлению расчетных зависимостей, целесообразно еще раз атметить характерные особенности и достоинства тепловой трубы, сравнив ее с другими, близкими по конструкции теплопередающими устрой-ствам и. Лопробуеи создать тепло-передающее устройство, конструктивно ничем не отличающееся от тепловой трубы, но полностью заполненное жидкостью (теплоносителем). В таком устройстве в процессе работы жидкость не будет менять своего фазового состояния и переходить в пар. Следует заметить, что такое устройство не является надуманным. Оно используется в технике для охлаждения различных механизмов и их частей (например, лопаток турби ) и носит название термосифона. [c.22] Следует подчеркнуть, что работа термосифона возможна лишь в поле сил гравитации, направленных от зоны теплосъема к зоне нагрева (рис. 1И). Такие силы могут возникать либа за счет земного притяжения, либо за счет центробежных сил. Очевидно, основным явлением, определяющим теплопередающие свойства термосифона, будет конвективное течение жидкости. Тщательные исследования [Л. 2, 3] показали, что на границах зон теплоприема и теплоотвода всегда возникает некоторая промежуточная зона с весьма сложным и разнообразным характером процессов, происходящих в ней. [c.22] мнаде промелчуточной зоны является одной из причин значительного термического сопротивления термосифонов. Типичный характер температурного поля вдоль термосифона представлен на рис. 12.. [c.23] Именно поиск путей ликвидации этой зоны привел к идее создания тепловой трубы, заполненной теплоносителем, изменяющим в процессе работы свое фазовое состояние, т. е. переходящим из жидкого состояния в пар и обратно. [c.23] Это оказалось возможным осуществ.ить, если заполнить тепловую трубу теплоносителем не полностью, а лишь частично. О том, какое количество теплоносителя следует ввести, будет сказано иесколько ниже. [c.23] Как уже отмечалось, теплопередача в данном случае будет происходить за счет поглощения тепла при испарении и высвобождения его при конденсации. [c.23] Полный переносимый тепловой поток, очевидно, будет тем больше, чем больше количество пара (и жидкости, циркулирующей в трубе) и чем интенсивнее происходит циркуляция. [c.23] Поэтому скорость пара в центральной части должна быть по возможностп выше и должно осуществляться беспрепятственное встречное течение жидкости по стенкам в зону испарения. Не менее важное значение имеет и энергоемкость используемой жидкости, т. е. способность переносить тепло единицей веса пара при его движении из зоны нагрева в зону конденсации. Энергоемкость, как уже было показано, характеризуется величиной скрытой теплоты испарения. Отсюда становится понятным, почему для заполнения тепловых труб целесообразно использовать жидкости с большой величиной скрытой теплоты испарения. [c.23] Таким образом, физический смысл более эффективной теплопередачи тепловой трубы по сравнению с термосифоном состоит не только в отсутствии промежуточной области, но и в том, что при идентичных условиях эффективность теплоотдачи при испарении значительно выше, чем при конвекции. [c.23] Попробуем качественно убедиться в этом на простом примере, в котором в качестре теплоносителя рассмотрим обыкновенную воду. Каждый грамм воды, участвуя в конвективном движении жидкости в термосифоне, при совершении одного кругооборота по замкнутому контуру из зоны теплоприема в зону теплоотдачи и назад, перенесет количество тепла, равное р=сД7 , где ДГ — перепад температуры то контуру, а с — удельная теплоемкость воды. [c.23] В тепловой трубе испарившийся в зоне теплоприема 1 г воды, двигаясь в виде пара в зону теплоотдачи, несет количество тепла, равное скрытой теплоте испарения, т. е. 540 кал (при нормальном атмосферном давлении). Следовательно, для обеспечения той же самой величины теплопередачи жидкость в термосифоне должна циркулировать почти в 30 раз интенсивнее, чем в тепловой трубе. Организовать такую циркуляцию жидкости даже с малой вязкостью, весьма трудно. [c.24] Увеличить переносимое каждым граммом жидкости количество тепла в термосифоне можно, допустив больший температурный перепад ДГ. Но это означает отказ от тех основных требований, которые предъявлялись выше к рассматриваемым теплопередающим устройствам. Действительно, была поставлена цель создания теплопередающего устройства, способного передавать большие потоки тепла при малых температурных перепадах, т. е. устройства с высоким коэффициентом теплопередачи. В тепловой трубе перенос тепла Q в первом приближении е завйсит от перепада температуры, а определяется только скрытой теплотой-испарения. Так как конденсация и испарение жидкости в тепловой трубе происходят практически при одной и той же температуре, то из самого принципа работы тепловой трубы следует высокая изотермичность по всей ее длине. Ничтожный температурный перепад при больших тепловых потоках обусловливает высокий коэффициент теплопередачи тепловой трубы. [c.24] В ряде случаев удобно пользоваться понятием эффективной теплопроводности тепловой трубы Хэфф, определяемой как отношение количества тепла, передаваемого через единицу поверхности поперечного сечения в единицу времени, к температурному перепаду между концами тепловой трубы. [c.24] Аналогичное соотношение получено также для тепловой трубы с плоски.м паровым каналом. [c.25] Следует отметить, что вышеприведенные соотношения получены при некоторых предположениях. В частности, считается, что течение пара и жидкости носит ламинарный характер, а силы инерции по сравнению с силами вязкости и центробежнымн силами малы. Тем не менее, экспериментальные результаты довольно хорошо согласуются с расчитанными этим путем параметрами. [c.26] Очевидно, для каждой конструкции тепловых труб с конкретным теплоносителем и определенных условий работы всегда может быть найдена оптимальная величина заполнения. [c.28] 4] предложен метод определения количества теплоносителя путем суммирования количества жидкости в пленке перемеганой толщины и количества жидкости, перешедшей в паровую фазу. [c.28] При рассмотрении работы тепловой трубы в поле земного тяготения предполагалось, что она располагается вертикально, причем внизу находится источник нагрева, а вверху — теплоприемное устройство. Естественно, что в реальных условиях эксплуатации, особенно в передвижных устройствах, могут иметь место те ил иные отклонения трубы от вертикального положения. Весьма важно знать поэтому, какое влияние окажет наклон трубы на ее теплопередающие свойства. В предельном случае, когда участок нагрева окажется выше зоны охлаждения, труба функционировать не будет. Остается выяснить, какой эффект даст мепьн1ий наклон трубы. [c.28] Вернуться к основной статье