Книги по строительству и ремонту

Тепловые трубы

Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

В предыдущих главах уже давалось краткое описание тепловой трубы переменной проводимости. Необычным свойством, которое выделяет тепловую трубу переменной проводимости из остальных типов тепловых труб, является ее способность поддерживать температуру закрепленного на испарителе источника теплоты приблизительно постоянной независимо от выделяемого этим устройством количества теплоты.

Способность к регулированию температуры у содержащей газ тепловой трубы впервые была обнаружена в результате выделения неконденсирующегося газа в тепловой трубе натрий —нержавеющая сталь. Оказалось 1.6-1], что при подводе теплоты к испарителю тепловой трубы выделившийся водород уносился в зону конденсации и достигалось изображенное на рис 6-1 равновесное состояние.

Последующие визуальные наблюдения работы высокотемпературных тепловых труб и измерения температуры показали, что пары рабочей жидкости и неконденсирующийся газ оказались пространственно разделенными, причем между рабочей жидкостью и неконденсирующимся газом существовала резкая граница раздела. Неконденсирующийся газ эффективно блокировал занимаемую им часть конденсатора, прекращая в этой зоне всякую местную передачу теплоты.

Было также отмечено одно существенное обстоятельство: граница раздела пар — неконденсирующийся газ перемещалась вдоль трубы в зависимости от значения передаваемой парами рабочей жидкости тепловой энергии. На основании этого было сделано заключение, что соответствующим перемещением границы газа можно регулировать температуру в зоне подвода теплоты в очень узких пределах.

Значительная часть последующих исследований по тепловым трубам, содержащим неконденсирующиеся или инертные газы, состояла в разработке способов регулирования положения газового фронта и в определении достижимой эффективному этих способов, обеспечивающих практическое постоянство температуры объектов регулирования, связанных с испарителем тепловой трубы, независимо от выделяемой ими мощности в широком диапазоне изменения последней.

Первое усовершенствование простой газорегулируемой тепловой трубы (6-1) состояло в присоединении к ней резервуара вниз по потоку за зоной конденсации (6-2). Резервуар был добавлен для того, чтобы обеспечить эффективную работу на всей длине тепловой трубы при передаче ею максимальной мощности и создать условия для более тонкого регулирования температуры пара. Резервуар легко мог отключаться с помощью вентиля.

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 давление паров в резервуаре будет равно давлению паров рабочей жидкости при температуре резервуара (6-3).

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 па изменение рабочей температуры пара в тепловой трубе.

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.

Важной чертой этой тепловой трубы было обеспечение переохлаждения жидкости в артерии. Это было сделано для уменьшения размеров пузырьков инертного газа и для облегчения поглощения жидкостью любого газа в .пузырях.