Тепловая труба переменной проводимости

Содержание книги. В гл. 1 подробно рассматривается история развития тепловых труб. В гл. 2 приводятся теоретические основы процессов, протекающих б тепловой трубе, которые в настоящее время достаточно хорошо разработаны, хотя и существуют некоторые вопросы, требующие дальнейших исследований, особенно расчет условий кризиса теплоотдачи. В гл. 3 рассматриваются проблемы, связанные с применением теории, изложенной в гл. 2, а также дается ряд практических соображений по общему расчету тепловой трубы. В ней также приводятся несколько примеров конструктивного расчета трубы. Глава 4 касается выбора материалов. В ней обсуждаются их совместимость, ресурсные испытания труб, проблемы технологии изготовления, заполнения и герметизации. В гл. 5 описываются специальные типы тепловых труб. В гл. 6 рассматриваются тепловые трубы переменной проводимости, а в гл. 7 — типичные случаи применения тепловых труб. В приложениях собрано большое количество справочных данных, которые могут понадобиться при проработке материала. [c.15]

Были разработаны тепловые трубы переменной проводимости специально для использования на космических объектах. В последних моделях этих труб используется принцип регулирования с активной обратной связью для улучшения времени срабатывания к чувствительности. [c.22]

Тепловые трубы, содержащие инертный газ. Тепловые трубы переменной проводимости (см. гл. 6) в дополнение к обычной рабочей жидкости содержат инертный газ, поэтому процесс заполнения должен включать в себя дополнительные операции. Дополнительные элементы заполняющего контура обеспечивающие измерение подаваемого в трубу газа показаны на рис. 4-7. [c.138]

Факторы, которые требуется учитывать при ресурсных испытаниях тепловой трубы, представлены на рис, 4-15. (Неконденсирующийся газ включен для того, чтобы рассматриваемый набор параметров охватывал также тепловые трубы переменной проводимости.) [c.147]

Неконденсирующийся газ. В тепловых трубах переменной проводимости, в которых неконденсирующийся газ используется в контакте с рабочей жидкостью, выбор рабочей жидкости и газа должен основываться на их совместимости, а также на растворимости газа в рабочей жидкости. (В общем случае эти данные имеются в литературе, однако в специфических артериальных конструкциях степень влияния растворимости может стать очевидной только после соответствующих экспериментов). [c.147]

Измерение профилей температуры вдоль тепловой трубы обычно осуществляется с помощью термопар, установленных на наружной стенке трубы. Если же требуется провести измерения температур во время переходных процессов, например при запуске, кризисе теплоотдачи в испарителе или в тепловых трубах переменной проводимости, то необходимо использовать автомати- [c.156]

Тепловая труба переменной проводимости [c.177]

Рис. 6-2. Тепловая труба переменной проводимости с холодным резервуаром.

Рис. 6-3. Тепловая труба переменной проводимости со снабженным фитилем холодным резервуаром.

Авторам ранних работ, посвященных тепловым трубам переменной проводимости с холодным резервуаром, пришлось столкнуться с диффузией паров рабочей жидкости в резервуар и с их последующей конденсацией, которая происходила даже при условии, что перетекание жидкости в газовую зону было исключено. ДлЯ" обеспечения возврата конденсата в тепловых трубах с холодным резервуаром необходимо снабдить этот резервуар фитилем. В этом случае парциальное давле-178 [c.178]

Описанный выше тип тепловой трубы переменной проводимости представляет собой пассивно регулируемую тепловую трубу. Активная длина конденсатора изменяется в соответствии с изменениями температуры в различных частях системы. Рост температуры в испарителе ведет к увеличению давления паров рабочей жидкости, что заставляет газ сжиматься до меньшего объема, высвобождая тем самым большую долю активной длины конденсатора для отвода теплоты. И, наоборот, падение температуры в испарителе вызывает уменьшение давления паров рабочей жидкости, при этом газ расширяется, экранируя дополнительную часть активной поверхности конденсатора. Результирующий эффект состоит в создании пассивно регулируемой переменной поверхности конденсатора, которая обеспечивает увеличение или уменьшение теплоотдачи в ответ на изменение рабочей температуры пара в тепловой трубе. [c.179]

ТЕПЛОВЫЕ ТРУБЫ ПЕРЕМЕННОЙ ПРОВОДИМОСТИ С ГОРЯЧИМ РЕЗЕРВУАРОМ [c.181]

Тепловые трубы переменной проводимости с холодным резервуаром особенно чувствительны к изменению температуры стока теплоты, которая может оказывать влияние на давление и температуру в резервуаре. В целях преодоления этого недостатка были разработаны устройства с горячим резервуаром. [c.181]

Рнс. 6-4. Тепловая труба переменной проводимости с горячим резервуаром. [c.181]

Другой метод [6-5], который применяется для тепловых труб переменной проводимости с горячим резервуаром, заключается в установке холодной ловушки между конденсатором и резервуаром. Ловушка существенно снижает парциальное давление паров рабочей жидкости в газе, и система обеспечивает регулирование [c.181]

РЕГУЛИРОВАНИЕ С ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ В ПРИМЕНЕНИИ К ТЕПЛОВЫМ ТРУБАМ ПЕРЕМЕННОЙ ПРОВОДИМОСТИ [c.182]

Разработка тепловых труб переменной проводимости с регулированием на основе принципа обратной связи позволила осуществить абсолютное регулирование температуры, что было подтверждено экспериментально [6-6]. Эти тепловые трубы представляют собой третье поколение устройств для регулирования температуры, работающих ио принципу тепловой трубы. [c.182]

Регулирование с электрической (активной) обратной связью. На рис. 6-5 схематически показана тепловая труба переменной проводимости с регулированием на базе активной обратной связи. Для должного перемещения границы раздела пар —газ, обеспечивающего постоянство регулируемой температуры, используется схема, включающая в себя датчик температуры, электронный регулятор и обогреваемый (внешним или внутренним нагревателем) резервуар. Как и в системе 182 [c.182]

Рис. 6-5. Тепловая труба переменной проводимости с регулированием на основе активной обратной связи.

В ряде случаев использование дополнительной электрической мощности для нагрева резервуара или повышенная сложность систем с сильфонами может оказаться неприемлемой. В этих случаях приходится выбирать мелсду простыми тепловыми трубами переменной проводимости с горячим или холодным резервуарами. [c.187]

Пример. Провести первичное сравнение тепловых труб переменной проводимости с холодным и горячим резервуарами, запускаемых при —100°С и работающих при температуре в испарителе -Ь35°С. Минимальная температура стока равна —100°С. Интервал регулирования 5 С. [c.187]

Холодные ловушки. Достижимая степень регулирования тепловыми трубами переменной проводимости с холодным резервуаром ограничена возможными значительными колебаниями температуры резервуара. Одной из возможных причин роста температуры резервуара является передача теплоты осевой теплопроводностью от конденсатора, особенно в случае работы тепловой трубы в режиме максимальной мощности. Эта передача теплоты моя ет быть сведена к минимуму устройством участка малой проводимости на выходе из резервуара. [c.188]

Тепловые трубы с горячим резервуаром. Чувствительность тепловой трубы переменной проводимости с горячим резервуаром хуже, чем у системы с холодным резервуаром. Однако, ее регулирующая способ-иость существенно лучше, поскольку ее резервуар, в котором отсутствует фитиль, находясь вблизи или внутри испарителя тепловой трубы, расположен в среде с практически постоянной тс шературой. [c.189]

Большинство решений, рассмотренных в процессе выбора тепловых труб переменной проводимости с холодным резервуаром, могут быть применены к устройствам с горячим резервуаром. Основное различие между двумя системами заключается в характеристиках переходных режимов. [c.189]

Единственной рабочей жидкостью из трех приведенных выше, которая может использоваться в тепловых трубах переменной проводимости с холодным резервуаром и обеспечивать требуемое регулирование температуры в испарителе, является этиловый спирт. [c.191]

Все вышеперечисленные рабочие жидкости могут быть использованы в тепловых трубах переменной проводимости с горячим резервуаром, однако минимальный объем резервуара получится при использовании этилового спирта. Для других рабочих жидкостей объем резервуара будет почти в 2 раза больше, что ведет к проигрышу в массе конструкции. [c.191]

АНАЛИЗ ТЕПЛОВЫХ ТРУБ ПЕРЕМЕННОЙ ПРОВОДИМОСТИ, [c.192]

Тепловые трубы переменной проводимости, осуществляющие регулирование по принципу как активной, так и пассивной обратной связи, осуществимы и могут обеспечивать устойчивую работу системы. [c.193]

Поскольку уравнения, описывающие процессы в тепловых трубах переменной проводимости, являются существенно нелинейными, а вышеуказанные ступенчатые изменения мощности вызывают значительное изменение переменных системы, то анализ проводится при следующих упрощающих допущениях [c.198]

Рис. 6-7. Переходные характеристики тепловой трубы переменной проводимости.

Получаемые на практике переходные характеристики тепловых труб переменной проводимости могут быть проиллюстрированы результатами испытаний разработанной в IRD системы вода — аргон с регулированием на базе электрической обратной связи. Эта труба показана на рис. 6-9. Она имеет следующие параметры [c.202]

Рпс. 6-9. Тепловая труба переменной проводимости. [c.203]

Рнс. 6-10. Экспериментальная и теоретическая переходные характеристики тепловой трубы переменной проводимости, разработанной в IRD. [c.203]

ВЛИЯНИЕ НЕКОНДЕНСИРУЮЩЕГОСЯ ГАЗА НА РАБОЧУЮ ЖИДКОСТЬ В ТЕПЛОВЫХ ТРУБАХ ПЕРЕМЕННОЙ ПРОВОДИМОСТИ [c.204]

Большинство теорий тепловых труб переменной проводимости основывается на допущении о существовании резкой границы раздела пар — газ и отсутствии диффузии между этими двумя областями. На практике подобная ситуация не имеет места, и в некоторых конструкциях диффузию следует учитывать. [c.204]

Пузырьки газа в артериальных фитилях. Хотя простые тепловые трубы содержат только рабочую жидкость и дегазацией замораживанием жидкости (см. гл. 4) можно удалить любые растворенные газы, в тепловой трубе переменной проводимости инертный газ всегда присутствует. Если газ растворяется в рабочей жидкости или оказывается в виде пузырьков в артериях, транспортирующих жидкость, то это может отрицательно сказаться на характеристиках тепловой трубы. [c.205]

Таким образом, хотя присутствие инертных газов в тепловых трубах переменной проводимости создает определенные проблемы, имеется достаточно данных, которые позволяют конструктору свести к минимуму нежелательные эффекты. [c.207]

I е все ранние исследования пи тепловым трубам были связаны с созданием высокотемпературных труб. Деверолл и Кемме [1-9] разработали тепловую трубу для применения на искусственном спутнике, в которой рабочей жидкостью служила вода, первые проекты по тепловым трубам переменной проводимости были также сделаны для спутника [1-10]. (Трубы с переменной теплопроводностью подробно рассматриваются в гл. 6.) [c.18]

Для обеспечения однонаправленной работы трубы (режим теплового диода) необходимо ввести некоторую асимметрию в процессы перетекания рабочей жидкости. Для функционирования трубы в качестве выключателя один из этих процессов должен быть полностью прерван, что может быть достигнуто, например, замораживанием рабочей жидкости, отсосом жидкости, осушением фитиля, перекрытием парового потока или экранированием конденсатора инертным газом. Неременное сопротивление или проводимость обычно достигается экранированием части поверхности конденсатора с помощью инертного газа. Этот процесс может регулироваться вручную изменением давления газа или путем применения большого буферного объема газа, действие которого аналогично поведению чувствительного к изменению температуры электрического резистора, или установкой температурного датчика и контура с активной обратной связью, изменяющий давление инертного газа. Тепловая труба переменной проводимости детально описана в гл. 6. Тепловые диоды и выключатели рассматриваются ниже. [c.170]

Одна из последних модификаций тепловой трубы переменной проводимости с холодным резервуаром была создана Коссоном с соавторами [6-2]. Тепловая труба работала на аммиаке. Для передачи 1,2 кВт мощности в тепловой трубе была применена система с артериальным фитилем, обладающим большой передающей способностью по жидкости. Номинальная длина тепловой трубы, включая резервуар, составляла 2 м при диаметре 25 мм. Регулирующим газом служил азот. [c.179]

Уайэтт выдвинул идеи, направленные на преодоление основных проблем, связанных с использованием тепловых труб переменной проводимости с холодным резервуаром, хотя в то время он и не оценил значимость этих мер. Им было предложено обогревать сильфон электрическим током, причем этот сильфон в тепловом отношении должен был бы быть изолирован от окружающей среды. Он считал, что поддерживая подобным путем температуру сильфона на ГС выше рабочей температуры пара, можно предотвратить конденсацию внутри сильфона случайно залетевших в него молекул рабочей жидкости. Тем не менее, регулируя температуру резервуара с неконденсирующимся газом, можно избавиться от наиболее нежелательного свойства исходной тепловой трубы переменной проводимости с холодным резервуаром, а именно от чувствительности содержащегося в резервуаре газа к изменению температуры окружающей среды, которая может подавить способность устройства к поддержанию постоянной температуры. [c.180]

В работе Депью с сотрудниками [6-9] описан опыт создания и испытания тепловой трубы переменной проводимости на метиловом спирте с регулированием по принципу пассивной обратной связи. В качестве буферного газа использовался азот. Система была испытана в диапазоне подводимой мощности 2—30 Вт при температуре источника теплоты, равной температуре окружающей среды, и номинальном значении температуры стока теплоты 0°С. Регулирование осуществлялось при помощи металлического сильфонного газового резервуара. Перемещение основного сильфона происходило 184 [c.184]

Эти уравнения выведены для специальных случаев, ио поскольку бесфитильные горячие резервуары часто выполняются заодно с испарителем как с объемом, обладающим устойчивой температурой, а холодные резервуары с фитилем зачастую находятся при той же температуре окружающей среды, что и конденсатор, уравиения могут рассматриваться как характерные для типичных конфигураций тепловых труб переменной проводимости, используемых на космических кораблях. [c.191]

Бинерт и Бреннен использовали эту теорию для проверки характеристик тепловой трубы переменной проводимости вода-аргон с электрической обратной связью и в целом получили хорошее согласование с экспериментом. [c.202]

Имея данные по времени исчезновения сферических пузырей, Сааски развил теорию на случай продолговатых пузырей, образование которых наиболее вероятно в артериях. Полученные им результаты приведены в табл. 6-3. В ней представлены полупериоды жизни продолговатых пузырей в артериях тепловых труб переменной проводимости при 20°С (радиус артерии 0,05 см, парциальное давление неконденсирующегося газа равно давлению паров). [c.206]

Коссон с сотрудниками [6-2] указал на другой фактор, влияющий на работу тепловой трубы переменной проводимости, а именно на изменение давления в трубе из-за колебаний положения диффузионной зоны. Эти изменения давления того же порядка, что и капиллярный напор, и они могут вызвать вскипание пара в артерии, сопровождающееся вытеснением из нее жидкости. [c.207]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...