Фитиль тепловой трубы

Фитиль тепловой трубы, г........ [c.213]

Таким образом, уравнение (3.22) дает величину теплового потока, необходимого для образования в фитиле тепловой трубы равновесных паровых пузырьков с радиусом гь- [c.89]

В части I настоящей книги, где излагается теория тепловой тру- бы, было достаточно подробно описано, что капиллярное давление, возникающее в фитиле тепловой трубы, идет на уравновешивание потерь давления, происходящих в результате циркуляции теплоносителя в тепловой трубе. Потери давления при движении теплоносителя в паровой фазе будут рассмотрены в следующем разделе. В настоящем разделе рассмотрим потери давления при движении жидкости в сетчатом фитиле в виде свернутого экрана. [c.150]

Теперь мы можем принять толшину фитиля тепловой трубы равной tw, а диаметр парового канала равным (di—2tw)- Коэффициенты трения для жидкости и пара Fi и F.B могут быть затем найдены по графикам рис. 7.7 и 7.8 соответственно. Следует отметить, что каждый слой плотно свернутого экрана добавляет к толщине фитиля двойную толщину диаметра проволоки. [c.153]

В этом приложении представлены в графической форме обобщенные данные о свойствах твердых материалов, обычно используемых для корпусов и фитилей тепловых труб. [c.196]

Материалы и типы фитилей. Количество материалов, испытанных в качестве фитилей тепловых труб, и число видов фитилей очень велико. Некоторые из них были уже упомянуты при анализе перепада давлений по жидкостному тракту в гл. 2 и при обсуждении критериев выбора рабочей жидкости в гл. 3. [c.121]

Осаждение паров. Спекание не является единственным способом получения пористого слоя, находящегося в тесном контакте с внутренней стенкой тепловой трубы. Указанная цель может быть достигнута с помощью других технологий, которые включают в себя покрытие осаждением из паровой фазы, катодное и плазменное напыление. Фирма ВВ (английский патент 1313525) описывает процесс, известный как покрытие осаждением из паровой фазы, который был успешно применен при создании фитиля тепловой трубы. Этот процесс включает в себя покрытие внутренней поверхности тепловой трубы слоем вольфрама в результате реакции паров гексафторида вольфрама с водородом. Пористость образующегося слоя регулируется температурой покрываемой поверхности, скоростью перемещения подающего пар сопла и расстоянием от сопла до покрываемой поверхности. [c.124]

Под электрокинетикой понимаются электрические явления, сопровождающие относительное движение жидкости и твердых тел. Эти явления обычно связывают с разностью потенциалов на границе раздела любых двух фаз, участвующих в относительном перемещении. Так, если образующаяся разность потенциалов является следствием существования на поверхности раздела электрически заряженных слоев противоположного знака, то приложением электрического поля можно обеспечить перемещение одного слоя относительно другого. Если твердая фаза неподвижна, как, например, фитиль тепловой трубы, а жидкость может пере- [c.165]

В фитилях тепловых труб поры часто имеют сложную геометрическую форму, для которой максимальное капиллярное давление нельзя вычислить, используя простые соотношения, и его приходится определять экспериментально. В этом случае удобно ввести величину эффективного радиуса поры Яэф и максимальное капиллярное давление определять из соотношения [c.30]

Капиллярный подъем широко применяется в быту и в технике. Например, впитывание жидкости фильтровальной бумагой, подача керосина вдоль фитиля, подъем воды в почве и т. п. Капиллярный подъем используется и в фитилях тепловых труб. [c.31]

Когда фитиль тепловой трубы наполняется жидкостью, то смачивающая жидкость перемещается в сторону сужения капилляра. При отсутствии массовых сил (гравитационных, электромагнитных и др.) в состоянии равновесия капиллярные потенциалы для менисков жидкости в различных точках фитиля равны. При наличии гравитации, когда фитиль находится в контакте с жидкостью, последняя поднимается в капиллярах фитиля на высоту, при которой во всех менисках суммы капиллярного и гравитационного потенциалов одинаковы. При испарении смачивающей жидкости из пор фитиля в одном месте п конденсации пара на поверхности того,же фитиля в другом месте происходят увеличение кривизны менисков в зоне испарения и уменьшение ее в зоне конденсации, т. е. равновесие нарушается. Это приводит к тому, что жидкость перемещается из зоны конденсации в зону испарения. [c.31]

В качестве фитилей тепловых труб могут использоваться различные капиллярно-пористые материалы металлический войлок, прессованное металлическое волокно, пористые структуры, состоящие из нескольких слоев сеток, спеченные пористые материалы и т. п. [c.37]

Осушение фитиля тепловой трубы было получено путем постепенного увеличения температуры трубы при обогреве конденсирующимся паром с одновременным интенсивным охлаждением зоны конденсации. [c.109]

Следует сразу отметить, что значения максимальных удельных тепловых потоков в зоне нагрева тепловых труб с металлическими и неметаллическими теплоносителями различаются на несколько порядков. Малая теплопроводность неметаллических жидкостей и ряд других их свойств приводят к тому, что, как правило, в зоне нагрева тепловых труб не удается обойтись без парообразования внутри фитиля, в то время как для жидких металлов из-за их высокой теплопроводности парообразование идет с поверхности фитиля, а вскипание часто является кризисным явлением. Желание увеличить допустимые тепловые нагрузки, а также уменьшить перепады температуры в фитиле ведет к тому, что оптимальные конструкции фитилей тепловых труб с металлическими и неметаллическими теплоносителями [c.125]

Если движущиеся пузыри малых размеров не успеют сконденсироваться (для парогазовых пузырей такая вероятность особенно велика) и попадут в зону с большими перегревами, то и они приведут к нарушению работоспособности тепловой трубы. Наблюдения показали, что при первоначальном заполнении составного фитиля с экраном из перфорированной фольги пар и газ полностью вытесняются из зазора жидкостью. Однако если предварительно такой экран был смочен жидкостью, то возможно образование пузырей (рис. 4.15). Особенно в том случае, когда экран толстостенный, т. е. в его порах после смачивания может сохраняться жидкость. В тонкостенном экране, когда мениски жидкости смыкаются, линза жидкости в порах не может сохраняться. Такие тонкостенные перфорированные экраны используются для удаления парогазовых пузырей из фитилей тепловых труб. [c.184]

Канавочная структура и щелевой зазор. Еслн фитиль тепловой трубы представляет собой прямоугольные канавки шириной 2а и глубиной 26, причем 6>а, то форма мениска будет цилиндрической и [c.195]

Изменение давления жидкости в фитиле. Поток жидкости по фитилю тепловой трубы практически всегда ламинарный, а градиент давления в жидкости по длине трубы полностью определяется эффектом трения Для описания градиента давления в жидкости можно использовать закон Дарси в виде [c.198]

АР — перепад давления в идкости фитиля тепловой трубы, кг м . [c.227]

Одним из оригинальных устройств, использующих в качестве промежуточного теплоносителя пар и его конденсат, является герметичная труба, заполненная частично жидкостью, а частично паром (рис. 13.5). Такое устройство, называемое тепловой трубой, способно передавать большие тепловые мощности (в 1000 раз больше, чем медный стержень тех же размеров). На горячем конце тепловой трубы за счет подвода теплоты испаряется жидкость, а на холодном — конденсируется пар, отдавая выделившуюся теплоту. Конденсат возвращается в зону испарения либо самотеком, если холодный конец можно разместить выше горячего, либо за счет использования специальных фитилей, по которым жидкость движется под дей- [c.105]

Тепловые трубы с самотечным возвратом конденсата известны давно. Широкое распространение тепловых труб с фитилями началось недавно в связи с необходимостью отвода больших тепловых потоков от мощных, но малогабаритных полупроводниковых устройств. Практически незаменимы тепловые трубы с фитилями в космосе. Для охлаждения механических, электрических или радиотехнических устройств в земных условиях мы очень широко используем естественную конвекцию. В космосе естественной конвекции не может быть, поскольку отсутствует сила тяжести, и нужны иные способы отвода теплоты. Тепловые трубы с фитилями могут работать и в невесомости. Они малогабаритны, не требуют затрат энергии на перекачку теплоносителей и при соответствующем подборе рабочего агента работают в широком интервале температур. [c.105]

Особое место среди теплообменных аппаратов разных типов занимают тепловые трубы. Тепловой трубой называется испарительно-конденсационное устройство, представляющее собой закрытую камеру, внутренняя полость которой выложена слоем капиллярно-пористого материала (фитилем). Один конец тепловой трубы служит зоной подвода, а противоположный — зоной отвода теплоты. За счет подвода теплоты жидкость, насыщающая фитиль, испаряется. Пар под действием возникшей разности давлений перемещается к зоне конденсации и конденсируется, отдавая теплоту парообразования. Конденсат под действием капиллярных сил возвращается по фитилю в испарительную зону. Происходит непрерывный перенос теплоты парообразования от зоны нагрева к зоне охлаждения (конденсации). Тепловые трубы не требуют затрат энергии на перекачку теплоносителя, они работают при малом температурном напоре, поэтому обладают большой эффективной теплопроводностью, превышающей на несколько порядков теплопроводность серебра или меди — наиболее теплопроводных материалов из всех известных. Для тепловых труб используется большое разнообразие теплоносителей в зависимости от интервала рабочих температур. [c.219]

Ограничение по теплопередаче. Как известно, тепловые трубы имеют ограничения (рис. 4) по теплопередаче вследствие кинетики испарения, гидродинамики течения жидкой фазы теплоносителя, достижения кризиса теплового потока в испарителе, газодинамического запирания по паровому потоку, ограниченного диапазона рабочих температур. Кроме рассмотренного выше — температурного, наиболее существенными ограничениями для криогенных ТТ являются кризис кипения и осушение фитиля. [c.16]

Наиболее приемлемой для криогенных тепловых труб является структура в виде прямоугольных аксиальных канавок. Объем теплоносителя в такой конструкции минимальный вследствие нулевой извилистости и малых гидравлических потерь. Кроме того, указанная структура обладает высокими коэффициентами теплопередачи в испарителе, а также в этом фитиле затруднены условия накапливания паровых пузырей. [c.19]

Проблема нейтрализации внутренних тепловыделений на космическом ко-)абле тесно связана с необходимостью отвода теплоты на периферию корабля. Идеальное решение вопроса транспорта теплоты может быть достигнуто с помощью устройств типа тепловой трубы. Тепловая труба, представляющая собой герметичный капиллярно-пористый фитиль, насыщенный легколетучей жидкостью, с помощью испарительно-конденсационного механизма переноса теплоты позволяет в десятки тысяч раз увеличить теплопроводность по сравнению с теплопроводностью лучших естественных проводников теплоты (металлов). Тепловая трубка по существу является своеобразным сверхпроводником теплоты, действующим автоматически. Именно космос благодаря невесомости снимает с тепловых труб всякие геометрические и пространственные ограничения и делает их незаменимыми в конструктивном плане. В частности, применение тепловых труб позволяет не только устранить недопустимые температурные деформации корпуса корабля и снять температурные напряжения конструкции, вызванные сильным прогревом корабля с солнечной стороны и резким охлаждением с теневой стороны, но и обратить эти в общем неблагоприятные условия на пользу. [c.376]

Сущность работы тепловой трубы состоит в следующем испарение жидкости происходит из капиллярно-пористого фитиля. Пар диффундирует в холодную [c.379]

В связи с актуальностью проблемы экономии топлива и утилизации вторичных энергоресурсов большое значение приобретают работы по созданию эффективной теплообмеиной аппаратуры. Тепловые трубы и теплообменник на их основе являются одними из лучших теплообменных устройств для решения поставленной задачи. В книге рассмотрены результаты теоретических и экспериментальных исследований процессов тепло- и массообмена в тепловых трубах, связанные с дальнейшим развитием тепловых труб, повышением их теплотехнических характеристик. Приведен теоретический ана." 13 процессов тепло- и массообмена в тепловых трубах на основе термодинамических представлений. Даны классификация капиллярно-пористых структур, обобщенная модель эффектн -ной теплопроводности фитилей тепловых труб и их оптимизация по минимальному термическому сопротивлению. Рассмотрены процессы тепло- и массообмена в центробежных тепловых трубах и методы их интенсификации. [c.2]

Была разработана изотермическая печь, в которой был использован цилиндрический фитиль тепловой трубы, показанный на, рис. 1.14. В результате высокой теплопроводности тепловой трубы возникновение температурных градиентов по длине зоны, устланной фитилем, фактически исключалось, независимо от рабочей температуры или от колебаний температуры, связанных с загрузкой холодного объекта. В отличие от работы печи с обычной обкладкой скрытая теплота парообразования, запасенная в паровой фазе теплоносителя тепловой трубы, может быть нспользова-йа в любой точке рабочей зоны. Холодная загрузка, помещенная, например, на одном конце рабочей зоны, вызовет лишь кратковременное понижение температуры всей, рабочей зоны, поскольку [c.31]

Фитиль тепловой трубы имеет тройное назначение 1) обеспечить необходимые каналы для возврата жидкости из конденсатора в испаритель 2) обеспечить определенную площадь пор на поверхности раздела фаз для создания капиллярного давления, необходимого для перекачивания жидкости и 3) обеспечить передачу тепла теплопроводностью от внутренней стенки корпуса к поверхности раздела жидкость — пар. Из уравнения (6.1) видно, что для высокого значения передачи тепловой мощности структура фитиля должна иметь высокую проницаемость К и, небольшой радиус пор Гс. Кроме того, из уравнения (2.23) следует, что проницаемость фитиля К пропорциональна произведению пористости 8 и квадрата гидравлического радиуса г, 1. Были разработаны многочисленные конструкции фитилей, как однородных, так и составных, показанные на рис. 6.4 и 6.5. В общем случае высокоэффективные фитили имеют высокие значения е и ги,ь но низкие значения Гс. Однако и другие качества фитиля, например такие как самозаправка, т. е. способность заполнения фитиля жидкостью без внешнего воздействия, возможность вскипания жидкости в фитилях, статическая высота подъема жидкости в фитиле, стоимость изготовления фитиля — должны быть приняты во внимание при выборе конструкции фитиля. Важное значение, кроме того, может также иметь влияние конструкции фитиля на температурный градиент трубы. В связи с тем обстоятельством, что на выбор фитиля оказывает влияние большое число факторов, невозможно дать совершенно определенных правил для выбора конст- [c.138]

Следуя описанной выше методике расчета, мы определили конструктивные размеры корпуса и фитиля тепловой трубы, обеспечивающие прочность трубы при рабочем давлении пара, и режим работы, при котором она работает ниже звукового предела и капиллярных ограничений фитиля. Для обеспечения условий, при которых не превосходились бы ограничения по уносу и кипению жидкости, проверяются пределы рассчитанной трубы.. Как было показано в разд. 3.3, ограничения по уносу жидкости, накладываемые на тепловой поток вдоль оси трубы, могут быть вычислены по уравнению (3.17) [c.153]

Фитиль. Фитиль тепловой трубы, в принципе, подвержен тем же отрицательным воздействиям, что и корпз с тепловой трубы, за исключением действия внешней окружающей среды. Более опасной, однако, является вибрация. Фитиль сам по себе в большинстве случаев содержит много поверхностей, контактирующих с корпусом, где может происходить коррозия. [c.148]

Если, например, при запуске ракеты жидкость окажется выдавленной из фитиля тепловой трубы и соберется в резервуаре, то потребуется значительный отрезок времени для восстановления нормального рабочего состояния тепловой трубы. Пока эти условия не достигнуты, давление паров в резервуаре будет слишком большим, что приведет к чрезмерной блокаде конденсатора неконденсирующимся газом и к повышенным рабочим температурам. Диффузия является едпнствен- [c.189]

В докладе [21] на конференции в Хьюстоне (США) в 1966 г. были представлены результаты дальнейших исследований Евратома по ресурсным испытаниям тепловых труб в диапазоне температур 1000—1600° С. Корпус и фитиль тепловых труб изготавливались из —1% 2г, Та и В качестве теплоиосптелей использовались литий, свинец, висмут, таллий, барий, а также натрий и цезий. Результаты испытаний приведены в табл. 4.4, 1 де т — продолжительность работы q — удельные тепловые потоки в зоне нагрева ф — угол наклона трубы, отсчитываемый от горизонтали. Все тепловые трубы имели канавочную капиллярную структуру. Трубы из сплава ЫЬ—17о 2г и Та при диаметре И мм и толщине стенки 2 мм имели 62 канавки шириной 0,25 мм и глубиной 0,4 мм. Вольфрамовые трубы изготавливались диаметром 10 мм и толщиной 1 мм посредством осаждения из паровой фазы. Капиллярную систему этих трубок составляли 30 прямоугольных канавок шириной и глубиной 0,4 мм. Длина труб была не более 120 мм. Тепловые трубы герметизировались заглушками с концов без обеспечения сообщения между канавками. [c.95]

Исследование структурных и гидродинамических характеристик фитилей тепловых труб/М Г Семена, А. Г Косторнов, А. И Гершуни, А Л Мо- [c.147]

В фитилях тепловых труб испарение происходит как с поверхности менисков 4лакрообъемов жидкости, так и с поверхности микропленок. Однако транспортировка жидкости в тонких слоях мала, и, по-видимому, поэтому их роль в испарительных процессах незначительна. Свойства жидкости в тонких слоях отличаются от свойств жидкости в макрообъемах. Это вызвано силами молекулярного и электростатического взаимодействия молекул пристенного слоя жидкости и молекул твердой стенки. Вследствие такого взаимодействия у полярных жидкостей (воды, спиртов, ацетона) происходит ориентация дипольных молекул относительно поверхности твердого тела и соответственно снижение их подвижности — структурирование. Влияние стенки на жидкость проявляется на относительно большом расстоянии— порядка 10 мкм. При этом физические свойства жидкости, такие, как теплопроводность, вязкость, удельное сопротивление, могут в тонком слое отличаться от свойств макрообъемов жидкости. Для неполярных жидкостей различие свойств жидкости в объеме и у стенки может быть вызвано поверхностной концентрацией примесей. Так как свойства и, следовательно, химические потенциалы жидкости в объеме и в тонком слое у стенки неодинаковы, то в изотермических условиях в тонком слое должно возникнуть добавочное давление [c.28]

На рис. 3.3 даны предельные значения удельного теплового потока с плоской поверхности испарения для некоторых теплоносителей тепловых труб, рассчитанные при условии /=1.В фитилях тепловых труб в зоне нагрева свободная поверхность жидкости занимает лишь часть поверхности фитиля и, как правило, эта поверхность изогнута. Поэтому при расчете предельных значений удельного теплового потока необходимо учитывать поверхностную пористость фитиля епов и развитие поверхности за счет искривления. [c.126]

Следует отметить, что экспериментальные данные по перегревам в цитируемых выше работах получены в условиях, заметно отличающихся от тех, которые наблюдаются в тепловых трубах опыты проведены при теплосъеме естественной конвекцией и при (как правило) значительно большей загрузке жидкого металла в установку в некоторых опытах над поверхностью жидкого металла имелся инертный газ часть данных получена после длительного кипячения жидкого металла. В тепловых трубах загрузка теплоносителя обычно невелика (до нескольких десятков грамм) и, как правило, нет возможности осуществлять приработку поверхности посредством кипячения. Вследствие непрерывного процесса дистилляции загрязнения накапливаются в относительно узкой области зоны испарения, а мелкопористые капиллярные структуры могут затруднять процесс смачивания и способствовать образованию зародышей пара. Таким образом, вопросы вскипания в фитилях тепловых труб нуждаются в специальном изучении. [c.132]

В таком случае максимум теплопереноса в соответствии с выражением (П 69 ) достигается при а=1, т. е. прн равенстве потерь давления а жидкости н паре (ДЯп=ДРж = 0,5 ДЯкап). Пример такой оптимизации фитиля тепловой трубы рассмотрен в работах [3, 13, 14]. Результаты оптимизации капиллярной структуры тепловой трубы, полученные в работе [13], представлены на рнс. П.8. Мощность тепловой трубы с простым фитилем имеет ярко выраженный максимум в зависимости от размера капилляров npiT фиксированном значении диаметра парового канала трубы н сечения для протока жидкости. Оптимальный размер капилляров фнтиля представлен следующей формулой [13] [c.208]

Одним из процессов, составляющих рабочий цикл тепловых труб, расположенных полукольцами по диаметру корабля между горячей и холодной сторонами корпуса, оказывае тся процесс капиллярной перегонки рабочей жидкости по пористому фитилю от холодной конденсационной секции трубы к горячей испарительной. При правильно подобранных характеристиках рабочей жидкости и пористого фитиля это приводит к возникновению потенциала течения полярной жидкости в пористой среде, и тепловая труба начинает работать в режиме теплоэлектрического преобразователя, обеспечивая корабль даровой электроэнергией. [c.376]

Поэтому гидравлический диаметр парового пространства делают максимально большим, чтсиЗы свести к минимуму градиент давлений вдоль оси в текущем паре. Фитиль может быть сделан из переплетенной ткани, войлока, шлака и тому подобных материалов или даже выполнен просто в виде канавок или желобков оболочки. Капиллярная структура характеризуется средним радиусом пор, проницаемостью и объемом жидкой фракции. Рабочая жидкость должна смачивать материал фитиля желательно, чтобы она смачивала также стенки оболочки, так как это улучшает теплопередачу. Допускается небольшой излишек жидкости сверх количества, требуемого для насыщения фитиля. Недостаток жидкости может уменьшить максимум теплопередачи за счет уменьшения эффективного объема фитиля в зоне испарения тепловой трубы. [c.393]

Необходимые условия работы тепловой трубы 1) предельное значение капиллярного давления Рснакс фитиля с цилиндрическими порами радиусом-Гд должно быть равно v , [c.394]

Капиллярное давление зависит от радиуса поры в месте нахождения мениска. Если пористый фитиль имеет капилляры разных размеров, то возможен случай, когда крупные капилляры частично осушаются, а тонкие подают жидкость на поверхность фитиля > Вследствие этого при работе тепловой трубы в условиях частичного осушения фитиля степень заполнения фитиля жидкостью, изменяется вдоль трубы, следовательно также изменяется и коэффициент проницаемости. При частичном осушении теплообмен фитиля осуществляется при условии углуб-,ления поверхности им рения, (см. гл. IV). [c.395]

Если в зоне конденсации нет Kopi уравнения, то Л1мии = 7- На енове вышеприведенных уравнений в работе [Л. 5-98] был проведен численный расчет для натриевой тепловой трубы. Исходные данные радиус отверстий фитиля 0,1 мм, пористость 0,5, коэффициенты конденсации и аккомодации = 0,1 р = 0,1. Результаты расчетов приведены на рис. 5-60 для трех значений температуры при пропорциональном изменении каждой зоны lift 0,36 ljl = 0,5, Ri = = 1 см). При работе трубы в вертикальном положении (кривая 4) Смаке увеличивается мало по сравнению с горизонтальным расположением трубы. Одновременно с рассмотренным методом расчета сделаем упрощенный расчет тепловой трубы. Теория расчета приведена в 1-м издании справочника. Рассмотрим стационарный режим работы тепловой трубы. Примем следующие допущения 1) площадь конденсатора значительно больше площади испарителя 2) тепловой поток, температура жидкости и пара постоянны по всей длине х конденсатора, причем пар имеет постоянное давление р 3) пар конденсируется на поверхности конденсатора и имеет постоянную скорость и , перпендикулярную к поверхности 4) пористый фитиль является изотропным и несжимаемым. Тогда получим общее интегральное уравнение энергии (неразрывности) импульса в виде [c.396]

Отложения продуктов коррозии сказываются на температурном режиме парогенерирующих каналов. Обычно изменения температуры стенки невелики. Это объясняется тем, что большая часть тепла переносится за счет фазового превращения, аналогично тому, как переносится тепло в тепловых трубах при кипении в фитилях. Однако приращение температуры стенки может быть и значительным, если в порах отложений начнется кристаллизация солей жесткости, S1O2 и других малотеплопроводных соединений. [c.137]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...