ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Теплофизические основы выбора теплоносителя из "Технологические основы тепловых труб " Коэффициент переноса жидкости имеет максимум при определенной температуре для каждой жидкости и падает до н ля в критической точ к е. Характер зависимости коэффициента переноса пара от температуры качественно аналогичен, однако максимум располагается при иной температуре. Выбирая теплоноситель для заданного интервала температур, нужно стремиться к тому, чтобы теплоноситель имел наибольщие значения и Ыд. Максимум теплопереноса для тепловых труб располагается в интервале температур между максимумами и Л . Положение его зависит от геометрических размеров трубы, характеристик капиллярного устройства, от ориентировки в поле массовых сил. Ыц и Л н при оценке положения максимума должны входить со своим статистическим весом, пропорциональным изменению давления в паре и в жидкости, которые будут компенсироваться капиллярным напором. На соотношение этих давлений влияет местоположение мокрой точки. [c.8] На рис. 1.1 представлены изменения коэффициентов переноса пара и жидкости для некоторых веществ в зависимости от температуры. [c.8] Отметим, что такой тип капиллярной структуры наиболее применим для металлических теплоносителей. На рис. 1.2 представлено значение Ф для некоторых металлов. [c.9] На рис. 1.3 приведено значение этого комплекса для некоторых теплоносителей. [c.9] Значение этого отношения пропорционально высоте капиллярного поднятия жидкости при наличии сил гравитации. для разных теплоносителей дан на рис. 1.4 в зависимости от температуры. [c.9] Рассмотрим вкратце характеристики различных теплоносителей. Каждый теплоноситель способен эффективно переносить тепло лишь в ограниченном интервале температур (табл. 1.1). Для различных температурных уровней имеющиеся теплоносители сильно различаются своими способностями осуществлять перенос тепла. [c.9] Наибольший теплоперенос при температурах ниже 200° С обеспечивает вода. Однако и вода имеет некоторые недостатки. Точка зал щ1а,лад 11 значительно выше точки замерзания многих органических жидкостей. Смачивающие характеристики воды ухудшаются даже при наличии следов масляных загрязнений. Впрочем, проблема смачивания водой может быть решена введением в воду различных добавок. Однако смачивающие агенты сильно (более чем втрое) снижают преимущества воды, касающиеся теплопереноса. [c.10] Для температур ниже 0° С применимы низшие кетоны и другие более низкие гидрокарбонаты, а также жидкости типа фрео-нов. [c.11] Что касается ожиженных газов, то отметим следующее. Дейтерий в некоторых случаях можно предпочесть водороду, так как он остается жидким и при низком давлении пара. Жидкий кислород имеет преимущество перед жидким азотом. [c.11] Теплоносители среднетемпературных тепловых труб. При подборе теплоносителя для диапазона температур 200—400° С существуют некоторые трудности — для воды давленле пара слишком велико, а для щелочных металлов мало. Органические же теплоносители применимы лишь для случаев с малой интенсивностью теплопереноса (например, для систем теплового регулирования). Для данного диапазона температур ртуть является наиболее перспективным теплоносителем. [c.12] Мало исследованный в настояшее время, но перспективный теплоноситель в диапазоне температур 200—800° С (особенно для использования в бесфитильных трубах) —сера [6]. Сера не является химическим соединением и поэтому не подвержена термическому разложению и мало чувствительна к ионизируюшему излучению. Стоимость ее невысока. Сера не коррозионно-активна по отношению к сталям. Нет противопоказаний и против использования серы в ядерных реакторах. Однако в жидком состоянии сера обладает высокой вязкостью. Выяснено, что добавка элементов со свободными электронами может снизить вязкость серы. Например, сравнительно небольшие (несколько процентов) количества иода в десятки раз понижают вязкость серы, обеспечивая эффективную ее работу в гравитационных тепловых трубах. [c.13] Выбор перспективных пар твердый металл — жидкий металл.. [c.14] Все легкоплавкие или сравнительно легкоплавкие металлы в отношении коррозионной агрессивности в специфических условиях тепловых труб могут быть разделены на четыре группы (с учетом теплофизических и технологических характеристик). [c.14] Первую группу составляют щелочные металлы литий, натрий, калий. Они достаточно удобны в эксплуатации, имеют хорошие физические, физико-химические и теплофизические характеристики. Их коррозионная агрессивность сравнительно невелика. В применении этой группы металлов в однофазных системах накоплен большой и разносторонний опыт. Этот опыт полезен и при установлении критериев применимости жидких металлов в качестве теплоносителя тепловых труб. [c.14] Ко второй группе можно отнести серебро и индий. Эти металлы в меньшей степени освоены технологически, но тем нг менее они перспективны. [c.14] Третью группу составят вещества, возможно, перспективные для применения в качестве теплоносителя тепловых труб, но теоретически и экспериментально исследованные совершенно недостаточно. При удачном подборе системы с конструкционным материалом и хороших технологических разработках некоторые иэ веществ, отнесенные в настоящее время к третьей группе, по-видимому, удастся применить в тепловых трубах. К этой группе относятся кальций, висмут, свинец, таллий, барий. [c.14] Наконец, четвертую группу составят вещества с относительно невысокой температурой плавления, но для тепловых труб, по-видимому, бесперспективные. Некоторые вещества исключаются из рассмотрения, как обладающие неудачным комплексом теплофизических свойств. Это магний, сурьма, теллур, олово, кадмий. Алюминий и другие металлы исключаются из-за их склонности к образованию интерметаллических соединений с большинством конструкционных металлов галлий и цинк исключаются, как чрезвычайно. активные растворители для многих конструкционных металлов. [c.14] Тепловые трубы вводят в обращение много новых металлов, помимо теплоносителей, в какой-то мере уже освоенных техникой натрий, калий, литий, ртуть. Но элемент новизны есть и в работе с перечисленными жидкими металлами, так как рабочие температуры тепловых труб значительно выше ранее освоенного интервала. Соответственно требуется применение новых, более жаропрочных конструкционных материалов, поведение которых в системах с жидкометаллическими теплоносителями еще не изучено. [c.15] Вместе с тем замечено, что далеко не все жидкие металлы вызывают понижение прочности. Из-за недостатка данных трудно указать предельные значения растворимости адсорбента в твердом металле, при которых проявляется эффект Ребиндера. Известно только, что они соответствуют значениям растворимости в диаграммах состояния эвтектического типа с ограниченной растворимостью. Привести более точные данные в настоящее время нет возможности, и это затрудняет предварительную оценку качества выбираемого теплоносителя тепловой трубы. [c.16] Вернуться к основной статье