Высокотемпературные тепловые трубы

Высокотемпературные тепловые трубы, работающие при температуре до 1800 К, используются в химической промышленности, металлургии и ядерной энергетике. В области ядерной энергетики тепловые трубы могут применяться в системах отвода теплоты из активной зоны небольших реакторов (например, космического назначения). Для стационарной ядерной энергетики тепловые трубы могут быть применены в системах отвода теплоты при авариях различного рода. [c.437]

Данные по совместимости материалов (ресурсные испытания высокотемпературных тепловых труб) [c.102]

Дегазационные характеристики металлов могут существенно отличаться. Например, удаление водорода из нержавеющей стали осуществляется значительно проще, чем из алюминия. Алюминий особенно трудно дегазировать, и он может содержать сравнительно большое количество неконденсирующихся газов. В одном из экспериментов [4-2] было установлено, что газ быстро улетучился из алюминия при нагреве его до температуры красного свечения под вакуумом. В 200 г металла содержалось 89,5 см газа, причем 88 см составлял водород, а остаток приходился на двуокись углерода. Полагают, что алюминиевая поверхность может удерживать водяные пары даже при нагреве до 500°С или при сушке в атмосфере пятиокиси фосфора. Последнее обстоятельство особенно важно потому, что несовместимость воды с алюминием общеизвестна (см. 4-1-12 для высокотемпературных тепловых труб). [c.129]

Тепловые трубы могут быть использованы как для теплового соединения термоионного генератора с источником теплоты, так и для соединения генератора с отводящим теплоту радиатором. Ввиду большой значимости проблем надежности и срока службы устройства в космических приложениях как в США, так и в Европе была проделана большая работа по технологии изготовления, совместимости материалов и ресурсным испытаниям соответствующих высокотемпературных тепловых труб. Для подвода теплоты к эмиттеру в качестве рабочих жидкостей рассматривались литий и серебро, а для охлаждения коллектора — натрий и калий (данные по совместимости приведены в гл. 3). [c.230]

Патент описывает применение высокотемпературных тепловых труб в ядерных реакторах, в частности в термоионных преобразователях. [c.255]

Образование интерметаллических соединений между различными материалами высокотемпературных тепловых труб и возможными наполнителями [Л. 18] [c.72]

Рис. 45. Принципиальная схема проведения испытаний высокотемпературных тепловых труб в вакуумной камере большого объема.

Попутно интересно отметить, что стремление достичь наилучших весовых характеристик иногда вынуждает отказаться от таких перспективных наполнителей высокотемпературных тепловых труб как литий. Передаваемые [c.111]

Данная книга является логическим продолжением изданной Атомиздатом в 1978 г. монографии Физические основы тепловых труб [6] и неразрывно с ней связана, так как классификация тепловых труб и многие основные понятия даны в названной выше книге. Технологические основы тепловых труб включают рассмотрение многих технологических и инженерных аспектов создания тепловых труб, однако в интересах стройности и необходимой целостности изложения в ней определенное место занимают и отдельные физические вопросы. Авторы сочли целесообразным привести также конкретные примеры разработанных конструкций и достигнутых характеристик тепловых труб различных температурных уровней, показать проблемы, которые возникают при создании этих устройств и их использовании. Проблемы эти разнообразны и, как правило, существенно различны для тепловых труб, предназначенных для работы в различных диапазонах температуры, напрнмер для высокотемпературных тепловых труб [c.4]

В последние годы все большее применение находят тепловые трубы переменной проводимости и, прежде всего, газорегулируемые тепловые трубы. Они привлекают специалистов своей конструкционной простотой и эффективностью при решении задач терморегулирования и термостатирования. В книге таким тепловым трубам уделено значительное внимание. Рассмотрены также тепловые трубы с многокомпонентными теплоносителями, использование которых в ряде случаев может быть весьма эффективным, так как дает возможность понизить температуры плавления теплоносителей. Дан анализ по тепловым трубам, имеющим капиллярную структуру и использующим кроме капиллярных сил и силы гравитации. Отметим, что высокотемпературным тепловым трубам в книге уделяется особенно большое внимание. Это объясняется тем, что по низкотемпературным тепловым трубам необходимую информацию, помимо нашей книги, читатель может получить из отечественных книг [2—4]. [c.5]

Теплоносители высокотемпературных тепловых труб. Наилучшими теплопередающими свойствами обладают металлические теплоносители. Особенно хорошие свойства имеют литий и натрий. Литий обладает самыми благоприятными свойствами в отношении теплопереноса среди всех теплоносителей. В диапазоне высоких температур остальные теплоносители, в том числе и используемые с тугоплавкими материалами, существенно уступают ему в теплопередающих свойствах. Второе место до теплофизическим свойствам занимает натрий. Натрий широко используется в теп- [c.11]

Оценка капиллярных структур высокотемпературных тепловых труб [c.23]

Составные фитили. Составные фитили следует подразделить па артериальные и неартериальные. Примеры конструкций составных фитилей второго типа представлены на рис. 2.2. Они применяются главным образом для высокотемпературных тепловых труб. Под [c.26]

Широкое распространение получили и артериальные фитили с сеткой, уложенной у стенки [24, 25]. Артерию н пристенную капиллярную структуру при этом часто изготавливают из одной заготовки. Такие заготовки используются как для низкотемпературных, так и для высокотемпературных тепловых труб. [c.29]

Метод звукового режима. Для высокотемпературных тепловых труб, у которых организовано измерение температур в. начале испарительной и в конце конденсаторной зон, а также имеется возможность плавно изменять теплоподвод и условия теплоотвода, можно измерить капиллярное давление таким образом. [c.34]

Высокотемпературные тепловые трубы. Для тепловых труб, работающих при повышенных температурах, важным вопросом является тщательная дегазация тепловой трубы и теплоносителя перед заполнением тепловой трубы. [c.62]

Высокотемпературные тепловые трубы из тугоплавких материалов. Обеспечение достаточно длительного ресурса работы тепловых труб при температурах выше 1300° С оказывается сложной технической задачей, требующей применения специальной технологии изготовления труб, их заправки теплоносителями. [c.67]

Рис. 4.1. Методы нагрева высокотемпературных тепловых труб [радиационная печь со спиральными высокотемпературными нагревателями (а) радиационный нагреватель в виде беличьей клетки (б) радиационный цилиндрический электронагреватель (б) омический нагрев (г) индукционный нагрев (б) электронный нагрев (е)]

Ориентировочные сведения о применимости различных методов нагрева при проведении экспериментов с высокотемпературными тепловыми трубами сведены в табл. 4.1. [c.76]

ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫЕ ТЕПЛОВЫЕ ТРУБЫ [c.76]

Различные вопросы теплопереноса в высокотемпературных тепловых трубах исследовались также в экспериментальных работах [8—10]. [c.88]

Данные ресурсных испытаний высокотемпературных тепловых труб (до 1000° С) [c.89]

Регулирование посредством изменения перепада давления пара и жидкости может осуществляться на любом температурном уровне как для криогенных, так и для высокотемпературных тепловых труб. Схема тепловой трубы, в которой используется" принцип регулирования термического сопротивления посредством дросселирования пара, изображена на рис. 5.1 (схема 2.1). Пар из зоны испарения в зону конденсации может пройти только через отверстие, закрываемое клапаном. Открытие и закрытие клапана осуществляется при перемещении штока вследствие изменения объема жидкости, имеющей большой температурный коэффициент объемного расширения. На рис. 5.1 (схема 2.2) представлена другая конструкция, в которой для регулирования термического-сопротивления используется осушение канавочной капиллярной структуры. При уменьшении температуры греющего тела ниже определенного значения клапан закрывает отверстие для прохода пара, перепад давления между испарительной и конденсаторной частями увеличивается, что приводит к осушению канавочной капиллярной структуры в испарительной части, уменьшению теплоподвода к ней, открытию клапана и т. п. [c.130]

Для высокотемпературных тепловых труб (в частности, для Труб, работающих в контролируемой инертной среде при Г>1000°С) основную трудность представляет обеспечение длительной стойкости конструкционных материалов. Поэтому иногда говорят о седьмом ограничении, накладываемом на рабочие параметры тепловых труб, — ресурсе работы. Ресурс работы тепловой трубы ограничен коррозионной и механической стойкостью материалов стенки и капиллярной структуры, работающих в контакте с теплоносителем в условиях, как правило, напряженного состояния, усложненного влиянием высокой температуры. [c.14]

Высокотемпературные тепловые трубы (ВТТ) —трубы, предназначенные для работы при температурах выше 750° К. В качестве теплоносителей могут быть использованы калий, натрий, литий, кальций, свинец, серебро, индий и другие высококипящие металлы. Эти теплоносители, в особен- [c.19]

Соотношение между инерционным вкладом и трением, т е. степень восстановления давления, зависит от переносимой мощности, относительной длины зоны конденсации и давления пара Первые два параметра определяют значение Rer Чем ниже давление, выше мощность и короче зона теплоотвода, тем больше вклад инерционного эффекта В коротких высокотемпературных тепловых трубах при сравнительно высокой переносимой мощности преобладающим, как правило, является инерционный вклад В очень длинных тепловых трубах падение давления вследствие наличия трения в зоне конденсаций может быть сравнимым или же преобладающим над величиной инерционного вклада. Распределения температуры, представленные на рис 2.4, характерны для относительно коротких тепловых труб Отметим, что при работе трубы с теплопереносом Q = 1300 и 615 вт (режимы г, д) минимум давления пара приходится на начало зоны конденсации — инерционный вклад [c.56]

Многообразие фитилей ведет к разнообразию конкретных условий парообразования. Многие явления характерны как для низкотемпературных, так и для высокотемпературных тепловых труб. Рассмотрим прежде всего парообразование в пористых фитилях, состоящих, например, из нескольких слоев сетки, металлического войлока или пористых спеченных засыпок. Для них в первом приближении можно представить следующую общую двумерную модель [38] (рис. 3.11). Модель состоит из шаров, теплопроводность которых значительно больше, чем теплопроводность окружающей жидкости, и шары соединены между собой с помощью тепловых мостиков, которые поддерживают теплопроводность в направлении У (в середине рисунка мостики не обозначены для лучшей наглядности). Если на месте А стенки действует зародыш пузырьков пара, то пузырьки будут распространяться в направлении, где расстояние между шарами наибольшее. Если перегрев жидкости в направлении К достаточен для того, чтобы пузырек расширился (увеличился) до мениска С, то возникает открытый канал пара между местами А и С. Если же пузырек распространяется вдоль стенки так, что и места зародышей В становятся действующими, то это почти несущественно до тех пор, пока сплошная пленка пара не распространится в направлении X у стенки. Вследствие малой теплопроводности пара в этом случае возможны перегрев и пережог стенки — наступает типичный кризис кипения. Уместен вопрос, какая капиллярная структура наиболее пригодна для достижения больших тепловых нагрузок. Очевидно, что такая, в которой облегчено распространение паровой зоны в направлении У (см. рис. 3.11) и затруднено образование сплошной паровой пленки непосредственно у стенки. С одной стороны, для достижения возможно большего капиллярного давления в тепловой трубе требуются небольшие диаметры капиллярных каналов. С другой стороны, при малых диаметрах каналов больше опасность образования пленки у стены, так как для прохода пара через фитиль требуется большая разность давлений пара между Л и С и, соответственно, должен быть велик перегрев жидкости у стенки. Из-за увеличения сопротивления потоку жидкости нельзя сильно уменьшать толщину фитиля. Для жидкости с плохой теплопроводностью необходимо обращать внимание на хорошие тепловые контакты внутри капиллярной структуры, чтобы обеспечивать хорошую теплопроводность в поперечном направлении. Это достигается спеканием частиц или сеток между собой и стенкой. [c.140]

Для многих технических задач интерес представляют квази-стационарные распределения температур по длине высокотемпературных тепловых труб в режиме пуска из состояния с замороженным теплоносителем при подводе тепла только в зоне испарения без экранирования зоны конденсации. [c.162]

Рис. 4 3 Диаграмма пуска высокотемпературной тепловой трубы

Последующие визуальные наблюдения работы высокотемпературных тепловых труб и измерения температуры показали, что пары рабочей жидкости и некон-денсирующийся газ оказались пространственно раздс ленными, причем между рабочей жидкостью и неконденсирующимся газом существовала резкая гра-ница раздела. Неконденсирующийся газ эффективно блокировал занимаемую им часть конденсатора, прекращая в этой зоне всякую местную передачу теплоты. [c.177]

Рис. 46. Схема проведения испытаний высокотемпературной тепловой трубы с регулированием условий теплосброса.

ТТ — тепловая труба ВТТ — высокотемпературные трубы ТВТТ — высокотемпературные тепловые трубы из тугоплавких материалов [c.3]

Перейдем далее к рассмотрению свойств различных капиллярных структур (рис. 2.1). Отметим сразу, что при нспользовании металлических и неметаллических теплоносителей подход к оценке качеств одной и той же капиллярной структуры оказывается различным. Это обусловлено значительным различием физических свойств, приводящим к большим не только количественным, но и качественным различиям. Желание обеспечить высокие радиальные тепловые потоки, форсировать осевой теплоперенос, необходимость моделировать работу трубы в наземных условиях привели к разработке большого числа разновидностей капиллярных структур, специфичных для низкотемпературных и криогенных тепловых труб. Для высокотемпературных тепловых труб упомянутые вопросы часто решаются в ином плане, иными средствами. [c.25]

Механически стабильной капиллярной структурой, применяемой как для низко-, так и для высокотемпературных тепловых труб, являются продольные канавки в корпусе трубы [17—20]. Кананки выполняются, как правило, прямоугольными, но часто-также трапецеидальными, треугольными или овальными. Некоторая завальцовка краев канавки позволяет уменьшить взаимодействие жидкости с паром, а также увеличить развиваемое капиллярное давление. [c.26]

Состояние примесей. При использовании жидких металлов в высокотемпературных тепловых трубах существенное значение имеют газовые и металлические примеси. Легкодиссоциирующпе соединения типа гидридов щелочных металлов могут прп нагреве теплоносителя разлагаться и выделять большое количество не-конденсирующегося газа. При нагреве также выделяются в газовую фазу примеси газов, находившиеся в растворе. Неконденсирующиеся газы могут существенно влиять на работу тепловой тру- [c.44]

Коротко остановимся на обезгаживании материалов. Если из трубы не удалить газы до ее заиравки теплоносителем и герметизации, то в изготовленной высокотемпературной тепловой трубе газы, выделяясь, создадут неизотермическую зону. Оставшийся кислород способен интенсифицировать процессы коррозии в тепловых трубах, где теплоносителем является щелочной металл. [c.61]

Применяются следующие основные методы нагрева тепловых труб радиационный, контактный (кондуктнвный), омический (пропусканием тока через стенку трубы), индукционный высокочастотный, электронной бомбардировкой, циркулирующим в контуре теплоносителем, посредством конденсации пара. Наибольшие сложности вызывает нагрев высокотемпературных тепловых труб (особенно при температуре выше 700° С и необходимости обеспечивать высокие удельные тепловые потоки). Коротко охарактеризуем каждый из названных методов применительно к экспериментам с высокотемпературными тепловыми трубами. [c.72]

Ресурс работы. Основной причиной, приводящей к перегоранию высокотемпературных тепловых труб или потере их работоспособности, является массоперенос как металлических, так и неметаллических элементов конструкционного материала из зоны конденсации в зону испарения. Забивание фитиля при кристаллизации перенесенных масс приводит к его осущению. Повышение концентрации неметаллических примесей в зоне испарения способствует усилению как межкристаллитной коррозии материала стенки и фитиля, так и их растворения с одновременным ослаблением прочности. [c.88]

Высокотемпературные тепловые трубы из тугоплавких материалов (ТВТТ) обычно используются в верхней части этого диапазона температур — выше 1300° К- Как правило, они работают в контролируемой среде (вакууме или атмосфере инертного газа). Наиболее сложная проблема для ТВТТ — обеспечение длительной живучести , так как коррозия и массоперенос при высоких температурах протекают весьма интенсивно. [c.20]

На рис. 2.32 представл ны результаты расчетов капиллярных ограничений мощности для тепловых труб с различными теплоносителями в зависимости от размера пор экрана составного фитиля. Расчеты проводились без учета сил гравитации для тепловых труб длиной 1 м, диаметром парового канала 10 мм и зазором для протока жидкости 0,5 мм. Длины зон испарения и конденсации были равны 0,4 м каждая, удельный тепловой поток считался постоянным по длине зон. Контактный угол смачивания 0 принимался равным нулю. Результаты расчета представлены для давления пара в трубе 1 атм. Из расчетов следует, что высокотемпературные тепловые трубы могут [c.107]

Если для высокотемпературных тепловых труб процессы парообразования зачастую не ограничивают возможностей технического использования этих устройств, то для низкотемпературных и криогенных тепловых труб ситуация совершенно иная — обеспечение достаточно интенсивного теплосъема в зоне нагрева и уменьшение термических сопротивлений фитилей являются актуальной и сложной задачей. В настоящее время выполнено довольно большое число работ, посвященных изучению тепло- и массопереноса при парообразовании в фитилях низкотемпературных тепловых труб и паровых камер, например [37—48]. [c.139]

Медленный и быстрый пуск. Диаграмма мощность—температура при пуске. Динамику пуска можно проследить на примере простейшего случая высокотемпературной тепловой трубы с отводом тепла посредством теплопроводности через равномерно распределенное-термическое сопротивление. Такое рассмотрение проведено Коттером [1]. Предполагается, что-начальная температура тепловой трубы Т1 равна температуре охлаждающей среды. Предполагается также, что пуск заключается в подводе тепловой мощности Qa, равномерно распределенной по длине испарителя, но переменной по времени пуска,, до тех пор, пока труба не дойдет до стационарного режима с температурой Гг и переносимой мощностью Q2. Если трубу [c.164]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...