ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Капиллярные каналы как простейший насос из "Что такое тепловая труба " Обязательное для работы рассмотренных тепловых труб условие — наличие сил тял ести или центробежных сил — значительно ограничивает возможности широкого использования их в различных областях те.хники. Так, например, использование тепловых труб в космической технике было бы очень перспективным с точки зрения их малого веса и габаритов по сравнению с любыми другими теплопередающими устройствам . Существенно, что тепловые трубы е требуют циркуляционных насосов, т. е. дополнительного энергопитания и обслуживания, не содержат движущихся частей, просты по конструкции и надежны в работе. [c.35] Кусочек сахара, поставленный на смоченную поверхность, моментально всасывает жидкость и становится полностью влажным. По этому же принципу работает обычная школьная промокашка. Долгие годы надежно и верно служили человеку керосиновые лампы, в которых движение керосина по фитилю осуществлялось под действием капиллярных сил. А нельзя ли создать такой фитиль для тепловой трубы Действительно, фитиль, смачиваемый на одном конце, в зоне конденсации, будет всегда подавать теплоноситель в зону нагрева. Если так, то круговорот теплоносителя в тепловой трубе будет обеспечен вне зависимости от наличия сил тяжести, а в наземных условиях — практически при любой ориентации в пространстве. [c.36] В частности, зона переноса может вообще отсутствовать. Как и ранее, соотношение поверхностей теплоприема и теплоотвода определяет степень трансформации плотности теплового потока, осуществляемой тепловой трубой. [c.37] Последнее равенство справедливо лишь для цилиндрических труб постоянного сечения. [c.37] После рассмотрения некоторых общих понятий, справедливых для любых типов тепловых труб, вернемся вновь к явлению капиллярности. Чтобы полностью убедиться в возможностях иопользования капиллярных структур — фитилей для перекачки теплоносителя в тепловых трубах, необходимо несколько более подробно ознакомиться с этим интересным явлением. [c.38] Под капиллярами обычно понимают каналы очень маленького сечения. Капилляр — латинское слово, означающее волосяной . Из этого как будто следует, что диаметр капиллярного канала близок к толщине человеческого волоса. Естественно, что это далеко не точное определение. Ниже будет показано, что наименьший диаметр канала, начиная с которого его можно считать капиллярным, зависит от вида жидкости -и от материала, образующего канал. Форма каналов может быть самая разнообразная (наиболее простая форма — щелевая или круглая). [c.38] Какие же силы, несмотря на противодействие сил тяжести, заставляют жидкость двигаться вверх по этим каналам Оказывается, все те же силы поверхностного натяжения, о которых шла речь при рассмотрении процессов кипения. [c.38] Становится понятным, почему жидкость практически не сжимается, когда на нее пытаются воздействовать давлением в несколько атмосфер. [c.39] Под действием молекулярного давления капля в условиях невесомости, когда на нее не действуют никакие силы, стремится принять строго сферическую форму. Известно, что сферическая форма по сравнению с любыми другими геометрическими формами имеет при заданном объеме наименьшую поверхность. Если изменить сферическую форму капли, то поверхность увеличится и появится дополнительная сила молекулярного давления, препятствующая этому изменению. iB частности, чтобы удержать каплю в форме тонкой плоской пленки, необходимо по ее периметру равномерно приложить соответствующую противодействующую силу, получившую название, как мы уже знаем, силы поверхностного натяжения. Отнесенная к единице длины периметра, эта сила численно определяет коэффициент поверхностного натяжения 0, измеряемый в динах на сантиметр либо в эргах на квадратный сантиметр. Важно отметить два обстоятельства. Направление сил поверхностного натяжения всегда касательно к поверхности жидкости и нормально к ее границе. В любом случае действие сил поверхностного натяжения направлено на сокращение до минимума поверхности жидкости. [c.39] При нагреве жидкости молекулы начинают колебаться более интенсивно, результирующие силы сцепления между ними убывают, следовательно, должна убывать и сила поверхностного натяжения. Выше уже отмечалось, что при температуре, равной критической, т. е. при условии, когда жидкость полностью переходит в шар, поверхностное натяжение становится равным нулю. [c.39] Оценим добавочное давление п жидкости, возникающее за счет сил поверхностного натяжения для поверхности, имеющей вид сферы радиуса R (рис. 22). [c.40] Просуммировав все эти составляющие по всему периметру, можно определить результирующую силу, действующую на элементарный сегмент в направлении к центру сферы, т. е. [c.40] Если воспользоваться очевидным из рис. 22 соотношением = sln . [c.40] Легко видеть, что чем меньше радиус поверхности и чем выше коэффициент поверхностного натяжения, тем больше величина добавочного давления на жидкость. [c.40] Ес-ти силы взаимодействия между молекулами твердого тела и жидкости больше, чем силы взаимодействия между молекулами жидкости, наблюдается хорошее смачивание (угол смачивания Р я/2), мениск вогнутый, а сила дополнительного давления направлена под некоторым углом в сторону стенок, ограничивающих жидкость. [c.41] Подобным же образом определим высоту подъема смачиваемой жидкости между пластинками (рис. 24). [c.42] Таким образом, давление насыщенных паров над вогнутой поверхностью меньше, чем над плоской. [c.44] Рассмотрим более сложную капиллярную структуру и убедимся, что ее работа основана на тех же самых элементарных капиллярных явлениях. Пусть в жидкость опущена плоская пластина вместе с находящейся в непосредственной близости от нее многослойной сеткой, имеющей ячеистую структуру со средним диаметром ячейки d. [c.44] Вернуться к основной статье