ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Особые случаи пусковой динамики из "Физические основы тепловых труб " Эксперименты по восстановлению работоспособности высокотемпературных тепловых труб. Тепловые трубы с составными фитилями, как уже подчеркивалось выше, легче теряют свою работоспособность и труднее ее восстанавливают, чем трубы с простыми фитилями. [c.185] Когда нагрев осуществляется либо циркулирующим теплоносителем, либо. посредством конденсации пара, для восстановления работоспособности тепловой трубы с составным фитилем после осушения чаще всего необходимо захолаживание трубы. [c.185] На рис. 4.16 представлены зависимости для четырех условий работы трубы. Зависимость К рассчитана для работы трубы без учета влияния гравитации (учитывались только потери давления по пару и жидкости с учетом местоположения мокрой точки). Потери давления по парожидкостному тракту рассчитаны для теплопереноса в трубе, измеренного в экспериментах при водяном охлаждении с постоянно вакууми-руемым газорегулируемым зазором. В отсутствие сил гравитации значение К понижается с ростом температуры, оставаясь значительно больше единицы в исследуемом диапазоне температур (до 800°С). Учет гравитации для горизонтально работающей трубы приводит к значительному уменьшению коэффициента заполняемости— зависимость К2 на рис. 4.16, а. При расчете суммарного перепада давлений в этом случае учитывается необходимость подъема жидкости на высоту диаметра трубы. [c.186] Один из способов, облегчаюших пуск трубы из замороженного состояния, — ввод в тепловую трубу неконденсирующихся газов. Количество газа в трубе в исходном (холодном) состоянии должно быть минимально возможным, но достаточным для обеспечения фронтального разогрева при пуске. Такому условию удовлетворяет количество газа, давление которого при температуре плавления теплоносителя несколько превышает давление насыщенного пара. В целях облегчения пуска трубы без газа и без предварительного прогрева трубы по всей длине иногда предусматривается некоторый избыток теплоносителя, который размещают (в холодном замороженном состоянии) в зоне испарения. Для тепловых труб с интенсивным теплоотводом и такая мера может оказаться недостаточной. В таком случае трубу следует снабжать специальным пусковым нагревателем. Для нагрева могут быть использованы пусковые тепловые трубы, как это предложено в работе [9]. Наличие пусковых труб, конечно, значительно усложняет конструкцию и технологию изготовления тепловых труб. [c.189] Для изучения процессов, происходящих при пуске, авторы книги осуществили пуски натриевых тепловых труб из состояния с замороженным теплоносителем при различных условиях [8]. Часть опытов проводилась при отсутствии газа в паровом канале трубы. Изучалось также влияние неконденсирующихся газов на процесс пуска при различных способах организации теплоотвода. Проводился медленный разогрев трубы с перфорированным экраном, длина зоны испарения которой была равна 100 мм и длина зоны охлаждения 550 мм. [c.189] Пуск трубы при отсутствии неконденсирующихся газов в паровом канале с водяным охлаладением через постоянно вакуумируемый зазор между корпусом тепловой трубы и рубашкой охлаждения происходил без каких-либо осложнений. При температуре выше 480° С мощность трубы полностью определялась возможностями теплоотвода. Разогрев зоны конденсации до температур, близких к температуре зоны нагрева трубы, происходил начиная с 400— 420° С. Однако при этих температурах разогревалась только ближняя к зоне нагрева часть зоны теплоотвода. В диапазоне температур 460—480°С происходил разогрев всей зоны теплоотвода, а при температурах выше 490° С труба работала практически в изотермичном режиме. Измерение максимальной мощности трубы в этом случае пуска указывало на работу трубы с составным фитилем. [c.189] Исследование процесса пуска при максимально возможном теплоотводе для данной конструкции трубы (в газорегулируемом зазоре — гелий) показало, что осушение трубы происходило на линии звукового предела максимальной мощности при температуре 505—510° С. Время пуска изменялось от 2 до 3 ч. Измерение полей температур по длине грубы в процессе пуска показало, что труба в зоне отвода тепла разогревалась на длине не более 150—200 мм при достижении температуры осушения, т. е. практически на большей части зоны конденсации теплоноситель был заморожен. [c.190] Пуск трубы при наличии неконденсирующихся газов в паровом пространстве проводился при наличии в трубе аргона в количествах 0,3 и 1,21 см , взятых при нормальных физических условиях. С такими количествами аргона пуск трубы осуществлялся при теплоотводе водой через постоянно вакуумируемый зазор и затем с аргоном и гелием в нем. [c.190] Увеличение теплоотвода (в газорегулируемый зазор подавался аргон) приводило к тому, что осушение трубы происходило в диапазоне температур 530—540° С. По мере увеличения времени пуска осушение фитиля происходило при более низких, температурах 530—535° С и ниже. Увеличение количества аргона в паровом пространстве трубы до 1,21 см не прйвело к возможности пуска трубы с последующей ее работой в режиме составного фитиля. [c.191] Пуск трубы с максимальным теплоотводом (в зазоре — гелий) приводил к осушению трубы в работе на звуковом пределе мошности при различной температуре в зависимости от продолжительности времени пуска и от количества неконденсируюше-гося газа в трубе. При наличии 0,3 см аргона в трубе осушение фитиля происходило при 535—540° С, а при 1,21 см осушение фитиля имело место при 510 °С. [c.191] натриевая тепловая труба в опытах авторов успешно запускалась, т. е. работала в расчетном режиме составного фитиля, при теплоотводе излучением. Увеличение теплоотвода (подача аргона в газорегулируемый зазор) приводило к затруднениям при пуске — фитиль в зоне нагрева осушался вследствие переноса теплоносителя в зону конденсации и его вымораживания. На процесс пуска отрицательно влияет увеличение интенсивности теплоотвода и положительно — введение небольшого количества неконденсирующихся газов, а также уменьшение времени пуска. [c.191] В экспериментах с электрическим обогревом отмечено, что-ступенчатый нагрев — подача мощности, затем ее сброс с постепенным увеличением мощности и многократным повторением этих операций — может существенно облегчать пуск. Это, по-видимому, связано с тем, что при отключении нагрева осуществляется повторное заполнение осушенной зоны нагрева, т. е., в конечном счете, эффект аналогичен увеличению количества теплоносителя в зоне нагрева. [c.191] Капиллярные ограничения теплопереноса при охлаждении низкотемпературных и криогенных тепловых труб. При переходе с одного температурного режима на другой меняется теплосодержание как самой тепловой трубы, так и соединенных с ней масс. При охлаждении расход теплоносителя оказывается больше, чем в стационарных условиях работы. Для низкотемпературных и особенно криогенных тепловых труб, обладающих малым теплопереносом, это может приводить к наступлению капиллярных ограничений мощности. [c.191] Влияние инерционного члена характеризуется двумя факторами первый определяется скоростью изменения подводимой нагрузки Qa, второй определяется второй производной теплосодержания трубы и массы испарителя. Обычно влиянием первой составляющей инерционного члена можно пренебрегать по срав-вению со второй. [c.192] Т4з последнего уравнения определяется первая, а по ней и вторая производные температуры, если известны во времени функции подводимой Qh(t) и отводимой Qk(t) мощности. [c.192] Приведем примеры влияния нестационарностн на ограничение теплопереноса в тепловой трубе. Опыты проводились на тепловой трубе, заправленной фреоном-22 [6]. Длина трубы 1 м масса медного блока, соединенного с испарителем, 0,32 кг масса тепловой трубы 0,3 кг масса блока, соединенного с конденсатором, 1,2 кг. Капиллярная структура выполнена из гофрированной сетки. Трубы при испытании расположены с наклоном (горячий конец трубы выше холодного на 10 мм). [c.193] В первой серии опытов без нагрева (Си=0) тепловая труба охлаждалась от 4-20° С до —100° С, причем темп охлаждения последовательно от опыта к опыту менялся от 10 до 130° С/ч. При темпе охлаждения с Г/с т= 130°С/ч и температуре Т= = —80° С было зафиксировано осушение тепловой трубы. Аналогичная операция охлаждения тепловой трубы проводилась при подводе Qи=5 вт. При йТ/(1х=60° С/ч и 7= 10° С труба осушалась, хотя в стационарном режиме при 10° С осушение наблюдалось лишь при мощности 12 вт. [c.193] Вернуться к основной статье