docplayer.ru Для наиболее эффективной передачи энергии от теплоносителя к потребителю применяют тепловые трубы. Они позволяют транспортировать разные виды теплоносителя с наименьшими потерями температуры. В данной статье мы подробней рассмотрим особенности этих устройств и область их применения. Тепловая трубка Принцип действия тепловых труб состоит в том, что передача энергии происходит за счет испарения и дальнейшей конденсации жидкости. Чтобы понять, как это происходит на практике, надо представить замкнутую емкость, выполненную из металла с хорошей теплопроводностью и заполненную некоторым количеством воды. Процессы передачи тепла выглядят в ней следующим образом: Такая конструкция называется термосифоном. Она хоть и не является тепловой трубкой, однако, принцип работы тот же. Обратите внимание!Термосифон может работать как положено только в том случае, если его зона конденсации расположена выше зоны испарения.Это обеспечивает возвращение конденсата на место нагрева. Конструкция термосифона Простейшая конструкция тепловой трубы выглядит следующим образом: Вышеописанное устройство называют тепловой трубой Гровера. Этот ученый в 1963 году усовершенствовал конструкцию термосифона, в которой жидкость стекала самотеком. В тепловой трубе Гровера жидкость перемещается капиллярным способом. Конструкция тепловой трубки Гровера Чтобы данная система функционировала, к рабочей жидкости выдвигаются следующие требования: В качестве рабочих жидкостей могут применяться различные вещества в жидкой фазе: Что касается фитиля, то, как уже было сказано выше, данный элемент обеспечивает перемещение жидкости под действием капиллярных сил. Основное требование к этому материалу – обеспечение равномерного движения рабочей жидкости по капиллярам. На фото – тепловая трубка Гровера в разрезе Чаще всего в качестве фитиля применяют: На первый взгляд может показаться, что данное устройство довольно простое, однако, его технический расчет могут выполнить только специалисты. Дело в том, что для эффективной его работы необходимо правильно подобрать материал, его рабочие характеристики и размеры. Поэтому выполнить тепловые трубки своими руками вряд ли получится, а вот тепловой сифон можно сделать и самостоятельно. Передача тепловой энергии в таких устройствах может осуществляться несколькими способами: Обратите внимание!Единственной величиной, лимитирующей тепловую мощность устройства, является тепловая стойкость его корпуса. Надо сказать, что функции тепловых трубок Гровера довольно разнообразны, однако основной их задачей является передача тепловой энергии из одной части трубы в другую. Что касается температуры рабочей среды, то инструкция по их применению допускает диапазон от нуля градусов по Цельсию до тысяч градусов. Схема устройства контурной трубы С развитием технологий, тепловые трубы Гровера были усовершенствованы – на смену фитилю пришли специальные контурные трубки. Достоинством такой конструкции является: По сути, контуры являются такими же капиллярами, но обладают большими размерами. В результате их качеств относительно передачи тепла, трубки являются сверхпроводниками тепловой энергии. Тепловые трубки в системе охлаждения ПК Сфера применения тепловых труб довольно обширна: Применение тепловых трубок в энергетике Надо сказать, что характеристики современных тепловых труб довольно впечатляющие: Вот, пожалуй, все основные моменты, которые можно вкратце рассказать о тепловых трубах. (См. также статью Разводка труб отопления: особенности.) Из видео в этой статье можно получить дополнительную информацию по данной теме. Также отметим, что тепловые трубы получили широкое распространение в современном производстве, системах отопления и многих других отраслях. Это связано с конструктивными особенностями изделий, которые обеспечивают эффективную транспортировку рабочих жидкостей, с высоким коэффициентом полезного действия. gidroguru.com Решетневскуе чтения. 2014 УДК 629.7.048.7 РАЗРАБОТКА И ПРИМЕНЕНИЕ МИНИАТЮРНЫХ КОНТУРНЫХ ТЕПЛОВЫХ ТРУБ Ю. Ф. Майданик, В. Г. Пастухов, С. В. Вершинин Институт теплофизики Уральского отделения РАН Российская Федерация, 620016, г. Екатеринбург, ул. Амундсена, 107а Е-шаП: [email protected] Контурные тепловые трубы (КТТ) являются высокоэффективными теплопередающими устройствами, которые используются в системах обеспечения тепловых режимов различных объектов. Представлены результаты разработки миниатюрных КТТ с диаметром испарителей 2-8 мм и мощностью до 200 Вт. Показаны примеры реального использования этих устройств. Ключевые слова: контурная тепловая труба, система охлаждения, космический аппарат, электроника. DEVELOPMENT AND APPLICATION OF MINIATURE LOOP HEAT PIPES Yu. F. Maydanik, V. G. Pastukhov, S. V. Vershinin Institute of Thermal Physics, Ural Branch of the Russian Academy of Sciences 107a, Amundsena str., Yekaterinburg 620016, Russian Federation E-mail: [email protected] Loop heat pipes (LHPs) are highly efficient heat-transfer devices that are used in thermal control systems of different objects. The results of development of miniature LHPs with evaporators 2-8 mm in diameter and a capacity of to 200 W are presented. The actual use examples of these devices are given. Keywords: loop heat pipe, cooling system, spacecraft, electronics. Системы терморегулирования (СТР) относятся к числу основных систем жизнеобеспечения космических аппаратов (КА). Поэтому при их разработке большое внимание уделяется надежности, рабочему ресурсу и массогабаритным характеристикам. С этой точки зрения контурные тепловые трубы (КТТ), как пассивные и, одновременно, высокоэффективные те-плопередающие устройства, находят все более широкое применение в СТР КА [1-3]. Так, например, на борту американских космических аппаратов к настоящему времени успешно функционируют более 360 КТТ [4]. Несколько десятков этих устройств работают и на российских КА, некоторые из них более 10 лет [5]. Принципиальная схема КТТ представлена на рис. 1. На рубеже 2000-х возникли новые вызовы, связанные с бурным развитием мощной микроэлектроники, СВЧ, лазерной и компьютерной техники, теплона-пряженные компоненты которой рассеивают несколько десятков ватт с квадратного сантиметра и требуют интенсивного отвода тепла. Ответом на эти вызовы стала разработка миниатюрных контурных тепловых труб [6-9]. Эти устройства с цилиндрическими испарителями диаметром 5-8 мм и трубопроводами для пара и жидкости диаметром 2-3 мм способным передавать тепловые потоки до 200 Вт и более при любом положении в гравитационном поле. При этом их термическое сопротивление, несмотря на незначительные размеры активной зоны испарителей и ограниченную площадь конденсаторов находится в пределах 0,1-0,2 °С/Вт. Благодаря малому диаметру каналов теплотранспортной зоны они легко конфигурируются практически любым необходимым образом и за счет этого хорошо размещаются даже в самых стесненных условиях. Внешний вид миниатюрных КТТ представлен на рис. 2. Рис. 1. Принципиальная схема контурной тепловой трубы Крупногабаритные трансформируемые конструкции космических аппаратов В настоящее время различные модификации миниатюрных КТТ прошли успешные испытания в системах охлаждения мобильных и настольных компьютеров, компьютерных серверов, лазерной и СВЧ техники, авионики, а также на борту «студенческого» спутника «Юбилейный-2». В связи со стремительно растущей потребностью в таких устройствах начата подготовка к их массовому производству. References 1. Goncharov K., Kolesnikov V. Development of propylene LHP for spacecraft thermal control system. Proceedings of the 12th International Heat Pipe Conference, Moscow, Russia, 2002, p. 171-176. 2. Kozmin D., Goncharov K., Nikitkin M., Maidanik Yu. F., Fershtater Yu. G., Smirnov F. Loop heat pipes for space mission Mars 96. Proceedings of the 26th International Conference on Environmental Systems, Monterey, the USA, 1996, SAE technical paper № 961602. 3. Baker C. L., Grob E. W., McCarthy T. V., et al. Geoscience laser altimetry system (GLAS) on-orbit flight report on the propylene loop heat pipes (LHPs). Proceedings of International Two-Phase Thermal-Control Technology Workshop, Noordwijk, the Netherlands, 2003. 4. Nikitkin M. Loop heat pipes in the USA, from inception to flight. Proceedings of the 2th International Con- ference "Heat Pipes for Space Application", Moscow, Russia, 2014, paper № 3.1. 5. Goncharov K., Golikov A., Basov A., Elchin A., Prokhorov Yu., Ovchinnikov B. 10-years experience of operation of loop heat pipes mounted on board "Yamal-200" satellite. Proceedings of the 17th International Heat Pipe Conference, Kanpur, India, 2013, paper № 30. 6. Pastukhov V. G., Maidanik Yu. F., Vershinin S. V., Korukov M. A. Miniature loop heat pipes for electronics cooling. Applied Thermal Engineering. 2003, vol. 23, № 9, p. 1125-1135. 7. Maydanik Yu. F. Miniature loop heat pipes. Proceedings of the 13th International Heat Pipe Conference, Shanghai, China, 2004, p. 24-37. 8. Maydanik Yu. F., Vershinin S. V., Korukov M. A., Ochterbeck J. M. Miniature loop heat pipes - a promising means for cooling electronics. IEEE Transactions on Components and Packaging Technologies. 2005, vol. 28, № 2, p. 290-296. 9. Maydanik Yu., Vershinin S. Development and results of testing miniature LHPs with cylindrical evaporators. Proceedings of the 14th International Heat Pipe Conference, Florianopolis, Brazil, 2007, p. 305-310. © Майданик Ю. Ф., Пастухов В. Г., Вершинин С. В., 2014 cyberleninka.ru Содержание статьи: В автономной системе отопления нередко наблюдается ситуация, когда удаленные от котла радиаторы отдают меньшее количество тепла, чем установленные ближе. Проблема может заключаться не только в большой протяженности магистрали, но и в неправильно составленной схеме с единым контуром. Можно ли сделать их несколько и что такое контуры отопления, их описание и балансировка? Пример двухконтурной системы отопления Самым простым примером грамотного распределения теплоносителя по нескольким потребителям является отопление многоэтажного дома. Если бы при его создании использовалась одноконтурная схема – некоторые потребители остались бы без тепла. Поэтому в здании предусмотрено несколько контуров отопления. Такой же принцип можно применить и для автономной системы частного дома или коттеджа. Но сначала нужно разобраться, что такое контур отопления. Представим, что на определенном участке трубопровода происходит разветвление, и часть теплоносителя направляется по отдельному контуру в другое помещение. При этом длина каждого из контуров может быть различна, так как комнаты в доме имеют неодинаковые площади. В результате в общую обратную трубу попадает вода с разной степенью остывания. Но большая проблема заключается в неравномерном распределении тепла в доме. Для устранения этого необходима балансировка контуров отопления. Этот комплекс мер, направленных на равномерное распределение теплоносителя в зависимости от протяженности каждой ветви отопительной системы. Это можно предусмотреть еще на этапе проектирования: Расчет балансировки контуров отопления нужно делать еще на этапе проектирования. Не всегда можно сделать модификацию уже существующей системы. Схема коллектора теплого пола Чаще всего с проблемой терморегулирования сталкиваются при проектировании системы водяного теплого пола. Именно поэтому в его схеме в обязательном порядке предусмотрен коллектор, который отвечает за этот закрытый контур отопления. К каждому входному и выходному патрубку подключаются отдельные контура. Не всегда их длина может быть одинаковой. Поэтому в конструкции предусмотрены механизмы регулирования: Для изначально правильного распределения теплоносителя по закрытому контуру отопления достаточно сделать несложный расчет. Главным показателем является объем каждого разветвления. Сумма этих значений будет соответствовать 100%. Для расчета нужно разделить объем каждого контура и вычислить коэффициент ограничения притока воды в него. При балансировке водяного теплого пола с большой площадью рекомендуется учитывать количество поворотов в каждом контуре. Они создают дополнительные гидравлические сопротивления. Коллекторное отопление Намного сложнее организовать равномерное распределение теплоносителя в схеме, состоящей из двух контуров отопления. До недавнего времени для этого использовали обычные тройниковые распределители. Однако они не могли обеспечить желаемый результат – больший объем воды проходил по пути наименьшего гидравлического сопротивления. В итоге получалась существенная разница температур в помещениях. Выяснив, что такое контур в отоплении на примере теплых водяных полов, такую же модель перенесли для всей системы дома. Только в этом случае появилась возможность делать отдельные магистрали для каждого помещения или группы комнат. Чаще всего применяется двухконтурная система отопления, которая по сравнению с классической имеет следующие преимущества: Недостатком подобной схемы является большая протяженность магистралей. В среднем для создания коллекторного отопления потребуется на 30-40% больше расходных материалов, чем для классического варианта. При этом увеличивается общее количество теплоносителя, что повышает требуемую мощность котла отопления. Не целесообразно монтировать коллекторное отопление для одноэтажных домов площадью до 120 м². Виды балансировочных клапанов Но что делать, если изначально есть уже готовая система отопления, а вышеописанные механизмы для регулировки контуров отсутствуют? Тогда в подобных закрытых контурах отопления можно установить балансировочный клапан. Ближайшим аналогом балансировочного клапана является обычная запорная арматура. Но только в отличие от нее в механизме клапан предусмотрена возможности автоматической или ручной регулировки притока теплоносителя в конкретный контур отопления. Для больших систем выбирают автоматические модели. Если же есть возможность осуществлять ручную периодическую регулировку – можно установить механический аналог. Принцип его работы заключается в ограничении притока теплоносителя в отдельную магистраль. Для этого в конструкции предусмотрен шток, выполняющий запорную функцию. При выборе определенной модели необходимо обращать внимание на следующие параметры этого оборудования: Эти характеристики можно взять из предварительного расчета отопления, либо получить их опытным путем методом несложных вычислений. Стоимость балансировочного клапана напрямую зависит от его функциональных возможностей, диаметра патрубка и материала изготовления. Хорошо зарекомендовали себя модели из нержавеющей стали, работающие в автоматическом режиме. Узнав, что такое контуры отопления и методы их балансировки можно оптимизировать показатели всей системы. Но при этом важно следить за показаниями давления в каждом из них, чтобы не создался избыточный гидравлический напор. Ознакомиться с примером балансировки можно посмотрев видеоматериал: strojdvor.ru Изобретение относится к области теплотехники, в частности к контурным тепловым трубам, и может быть использовано в различных системах терморегулирования, в том числе в составе космических аппаратов для эффективного отведения тепловых потоков от твердых тепловыделяющих поверхностей, а также от жидких и газообразных сред. Предлагаемая контурная тепловая труба содержит испаритель, состоящий из нескольких цилиндрических корпусов, расположенных рядом друг с другом и имеющих общую компенсационную полость, разделенную на две части. Имеющиеся внутри каждого цилиндра капиллярно-пористые насадки уплотнены с торцов так, чтобы две части компенсационной полости через питающие каналы свободно сообщались друг с другом, и в то же время не имели соединения с пароотводными каналами. Для подвода тепла к цилиндрическим корпусам, последние могут быть встроены в общий контактный фланец из теплопроводного материала. При использовании КТТ для теплообмена с текучими средами цилиндры могут быть снабжены (например, поперечными) ребрами из теплопроводного материала, или внешнюю поверхность самих цилиндров используют для осуществления теплообмена с текучей средой, причем цилиндры могут быть установлены рядами в шахматном порядке. Технический результат - увеличение поверхности зоны теплоподвода испарителя КТТ, снижение температурного градиента в зоне контакта испарителя с охлаждаемым объектом. 3 з.п. ф-лы, 8 ил. Изобретение относится к области теплотехники, в частности к контурным тепловым трубам, и может быть использовано в различных системах терморегулирования, в том числе в составе космических аппаратов для эффективного отведения тепловых потоков от твердых тепловыделяющих поверхностей, а также от жидких и газообразных сред. Известна контурная тепловая труба (КТТ) с испарителем, содержащим корпус с помещенной внутрь капиллярно-пористой насадкой, пропитанной теплоносителем, и компенсационную полость, расположенную со стороны входа в испаритель жидкого теплоносителя (патент US 2009314472 (A1), опубл. 24.12.2009, кл. F28D 15/04), (А.с. СССР №449213, кл. F28D 15/00, опубл. 05.11.1974). Испаритель КТТ выполняет одновременно четыре функции: парогенератора, капиллярного насоса, гидравлического затвора и теплового затвора. Наличие компенсационной полости позволяет КТТ надежно работать при различном ее положении, а также при изменении относительного объема жидкой фазы заправленного теплоносителя, которое происходит вследствие изменения рабочей температуры. Наряду с рядом достоинств, которыми обладают контурные тепловые трубы (например, передача больших тепловых нагрузок и уверенная работа в условиях противодействия сил гравитации капиллярным силам) существуют и разного рода ограничения на их применение, возникающие при организации теплоподвода к испарителю. Оптимизация размеров и конфигурации испарителя, как правило, вступает в закономерное противоречие с оптимизацией теплового интерфейса с охлаждаемым объектом. В силу технологических особенностей, связанных с изготовлением капиллярно-пористой насадки и размещением ее внутри корпуса испарителя, наибольшее распространение получили контурные тепловые трубы, имеющие испаритель цилиндрической формы. Цилиндрические испарители лучше выдерживают внутреннее давление заправленного двухфазного теплоносителя, при этом в них проще обеспечить высокое качество контакта между корпусом и капиллярно-пористой насадкой, а также проще достичь приемлемого уплотнения для обеспечения работы капиллярного гидрозатвора. Для соединения с плоскими поверхностями цилиндрические испарители снабжают переходными элементами - контактными фланцами из теплопроводного материала, которые обеспечивают эффективную передачу тепла от плоской поверхности к цилиндрической. Однако при работе с высокими тепловыми нагрузками или при отведении тепла от больших поверхностей увеличивать зону теплопередачи приходится, в основном, увеличивая длину цилиндров испарителей. Увеличение диаметра испарителя имеет технологические ограничения, и, кроме того, при одностороннем подводе тепла наращивание диаметра является нерациональным в силу роста радиальной неравномерности теплоподвода. Практика, однако, показала также и невысокую надежность чрезмерно длинных цилиндрических испарителей, протяженные питающие каналы которых могут блокироваться паровыми пузырями с последующим осушением испарителя. В работе (W.Bienert, D.Wolf, M.Nikitkin etc., The Proof-of-Feasibility of Multiple Evaporator LHPs, ESA-SP-400, 6-th EU Syposium on SECS, NL, 1997) рассмотрен один из способов увеличения поверхности и изменения конфигурации зоны теплоподвода посредством создания контурной тепловой трубы (КТТ) с несколькими испарителями, каждый из которых имеет свою компенсационную полость. Несмотря на то что принципиальная работоспособность данного решения подтверждена, оно не получило широкого распространения, поскольку стабильность работы КТТ, содержащей несколько испарителей, имеет ряд существенных ограничений по заправке, распределению тепловой нагрузки, относительному расположению элементов КТТ и т.п. Учитывая недостатки описанных выше аналогов, в большинстве случаев, при необходимости увеличения зоны теплоподвода испарителя контурной тепловой трубы, специалисты принимают решение об установке нескольких параллельных КТТ, каждая из которых снабжена одним испарителем, как это сделано, например, для охлаждения аккумуляторной батареи в работе (K.Goncharov, V.Buz, etc. Development of loop heat pipes for thermal control system of nickel-hydrogen batteries of "Yamal" satellite, 13th IHPC, Shanghai, China, 2004) или для отвода тепла от жидкой среды однофазного контура с механическим насосом в работе (D.Tulin, E.Kotlyarov, G.Serov and I.Tulin, The 4000W hybrid single- and two-phase thermal control system for payload and equipment of geostationary communication satellite. AIAA #772668, ICES-40, Barcelona, 2010). Однако наличие нескольких параллельных, автономных, одновременно работающих КТТ может сопровождаться существенной неравномерностью распределения теплового потока и градиента температур между испарителями. Кроме того, пропорционально количеству КТТ следует наращивать средства регулирования, мониторинга и управления, что является существенным недостатком данного решения при его практической реализации. К предлагаемому изобретению наиболее близка контурная тепловая труба по патенту РФ №2079081 (опубл. 10.05.1997). Предлагаемое изобретение направлено на получение технического результата, заключающегося в увеличении поверхности зоны теплоподвода испарителя КТТ, при обеспечении ее заданных пропорций, а также в снижении температурного градиента в зоне контакта испарителя с охлаждаемым объектом. При раскрытии сущности предлагаемого изобретения и описании примера его реализации будут названы и другие виды достигаемого результата, с которыми названный выше технический результат имеет причинно-следственную связь. Предлагаемая контурная тепловая труба, как и наиболее близкая к нему КТТ, содержит соединенные паро- и конденсатопроводом конденсатор и по меньшей мере один испаритель, снабженный капиллярно-пористой насадкой с пароотводными и питающими каналами, компенсационную полость, сообщающуюся с конденсатопроводом, и вспомогательную капиллярную структуру, расположенную внутри питающих каналов и компенсационной полости и соединяющую питающие каналы с компенсационной полостью. Для достижения указанного технического результата в предлагаемом устройстве, в отличие от указанного наиболее близкого к нему известного, испаритель контурной тепловой трубы выполнен в виде нескольких расположенных рядом цилиндрических корпусов с установленными внутри них капиллярно-пористыми насадками со сквозными питающими каналами, при этом компенсационная полость разделена на две части, сообщающиеся друг с другом через питающие каналы и расположенные с противоположных торцов капиллярно-пористых насадок, а пароотводные каналы выводят пар от каждой капиллярно-пористой насадки в общий паропровод. Кроме того, цилиндрические корпуса встроены в общий контактный фланец из теплопроводного материала. Кроме того, цилиндрические корпуса снаружи снабжены ребрами из теплопроводного материала. Кроме того, цилиндрические корпуса расположены рядами в шахматном порядке. Предлагаемые конструктивные решения позволяют создать КТТ с испарителем, в котором практически в любой точке связанного объема, образованного двумя частями компенсационной полости и всеми питающими каналами, присутствует теплоноситель в состоянии насыщения, что обеспечивает равномерность температуры и давления, а также одинаковый температурный уровень работы частей испарителя. При этом, варьируя количеством цилиндров и расстоянием между ними можно оптимизировать либо обеспечить заданную конфигурацию зоны передачи тепла от охлаждаемого объекта к испарителю. Отвод пузырей пара из питающих каналов может происходить в две стороны, а жидкость на подпитку капиллярно-пористой насадки, также может поступать с двух сторон, что существенно повышает надежность испарителя. Разделение компенсационной полости на две части расширяет возможности применения испарителя, состоящего из нескольких цилиндров, в частности, могут быть сведены к минимуму или сняты ограничения на ориентацию испарителя в поле массовых сил. Регулирование температурного уровня испарителя и управление КТТ может быть обеспечено известными распространенными способами: с помощью регулятора-нагревателя, регулятора давления, термоэлектрического микрохолодильника (ТЭМХ). При этом количество применяемых средств регулирования, мониторинга и управления, а именно: датчиков, клапанов, нагревателей, ТЭМХ и др. соответствует их количеству, применяемому для КТТ имеющей один испаритель. То есть испаритель в предлагаемой КТТ является не соединением нескольких испарителей в единый блок, а является конструктивно и функционально одним испарителем, состоящим из нескольких секций (частей), обеспечивающих совместную работу в едином режиме. Для подвода тепла к цилиндрическим корпусам, последние могут быть встроены в общий контактный фланец из теплопроводного материала, который обеспечит передачу тепла от плоской поверхности теплопровода ко всем цилиндрам. Предлагаемая контурная тепловая труба может быть использована и для теплообмена с текучими средами, например для охлаждения потока газа или жидкости. В этом случае, для развития поверхности наружного теплообмена цилиндры снабжены (например, поперечными) ребрами из теплопроводного материала, или внешняя поверхность самих цилиндров используется для осуществления теплообмена с текучей средой, причем цилиндры могут быть установлены рядами в шахматном порядке аналогично тому, как это делается в кожухотрубчатых теплообменниках. При описании конкретного выполнения предлагаемого устройства физические эффекты, обусловливающие достижение присущего изобретению технического результата, будут рассмотрены более подробно. Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, на которых показаны: - на фиг.1 - общий вид контурной тепловой трубы с испарителем, выполненным из нескольких цилиндрических корпусов, встроенных в общий контактный фланец, разрез испарителя по Д-Д; - на фиг.2 - разрез испарителя КТТ по А-А на фиг.1; - на фиг.3 - разрез испарителя КТТ по Б-Б на фиг.1; - на фиг.4 - разрез испарителя КТТ по В-В на фиг.1; - на фиг.5 - разрез одного цилиндра испарителя по Г-Г на фиг.4; - на фиг.6 - общий вид испарителя контурной тепловой трубы (для охлаждения потока жидкости), выполненного из нескольких цилиндрических корпусов, снабженных снаружи ребрами из теплопроводного материала; - на фиг.7 - общий вид испарителя контурной тепловой трубы (для конденсации внешнего потока пара), выполненного из нескольких цилиндрических корпусов, расположенных рядами в шахматном порядке; - на фиг.8 - разрез испарителя по Е-Е на фиг.7. Предлагаемая контурная тепловая труба, показанная на фиг.1, содержит испаритель, состоящий из нескольких цилиндрических корпусов, (1) расположенных рядом друг с другом. Имеющиеся внутри каждого цилиндра капиллярно-пористые насадки (2) уплотнены с торцов так, чтобы две части компенсационной полости (3) через питающие каналы (4) свободно сообщались друг с другом, и в то же время не имели соединения с пароотводными каналами (5). Вспомогательная капиллярная структура (6) обеспечивает капиллярную связь всех питающих каналов с обеими частями компенсационной полости (3). Генерируемый каждой пористой насадкой пар по пароотводящим каналам попадает в общий паропровод (7) Паропровод соединен с входом в конденсатор (8), а выход конденсатора с помощью конденсатопровода (9) соединен с компенсационной полостью для обеспечения возврата жидкого теплоносителя в испаритель. Для подвода тепла к цилиндрическим корпусам, последние могут быть встроены в общий контактный фланец (10) из теплопроводного материала, который обеспечивает передачу тепла от плоской поверхности теплоподвода к каждому цилиндру испарителя. На фиг.6 показан вариант применения КТТ для охлаждения жидкой или газовой среды. Для этого цилиндры испарителей снабжены ребрами (11), в данном примере поперечными. Ребра могут быть выполнены из различных теплопроводных материалов (алюминий, сталь, медь, неметаллы) в зависимости от задачи. Принцип подбора количества ребер, их шага и толщины полностью соответствует инженерным методам выбора конструкции рекуперативных теплообменников. На фиг.7 также показан вариант применения КТТ для охлаждения текучих сред или для конденсации пара, однако здесь нет ребер, а поверхность внешнего теплообмена формируется из внешней поверхности самих цилиндров. Данное решение целесообразно применять в тех случаях, когда плотность теплового потока, попадающего на цилиндры достаточно велика, а требуемое гидравлическое сопротивление потоку (движущейся охлаждаемой среды) необходимо минимизировать. Контурная тепловая труба работает следующим образом. Жидкость, поступающая из конденсатопровода (9) контурной тепловой трубы в компенсационную полость (3), подпитывает каждую капиллярно-пористую насадку (2) испарителя с помощью вспомогательной капиллярной структуры (6). Формирующиеся вследствие работы испарителя паровые пузыри периодически выходят из питающих каналов (4), не мешая подпитке капиллярно-пористых насадок (2) жидким теплоносителем. Пар, генерируемый в зоне контакта капиллярно-пористых насадок (2) с внутренними стенками цилиндрических корпусов (1) испарителя, через пароотводные каналы (5) выводится в общий паропровод (7), как показано на фиг.1-фиг.4. Далее контурная тепловая труба работает, как любая другая КТТ, по замкнутому испарительно-конденсационному циклу. Пар из испарителя движется в конденсатор, конденсируется и рекуперативным способом (через герметичную стенку) отдает тепло в окружающую среду или другому объекту системы терморегулирования. Конденсатор КТТ - конденсатор проточного типа, т.е. со стороны входа поступает пар, а на выход в виде жидкости поступает сконденсировавшийся теплоноситель. Жидкий теплоноситель по конденсатопроводу из конденсатора доставляется обратно в испаритель. Циркуляция происходит за счет разности давлений, возникающей на капиллярно-пористых насадках в процессе работы испарителя КТТ. Использование предлагаемого изобретения существенно расширит возможности применения контурных тепловых труб при охлаждении теплонапряженных платформ с различным оборудованием, в том числе с оборудованием, выделяющим тепло с высокой плотностью, а также для создания на базе испарителя КТТ теплообменников, предназначенных для эффективного охлаждения газовых и жидкостных потоков в различных отраслях промышленности, включая транспортную технику, работа которой сопровождается изменением ориентации объекта и созданием различных перегрузок, а также космическую технику, системы которой должны быть работоспособны при отсутствии гравитации. 1. Контурная тепловая труба, содержащая соединенные паро- и конденсатопроводом конденсатор и испаритель, снабженный капиллярно-пористой насадкой с пароотводными и питающими каналами, компенсационную полость, сообщающуюся с конденсатопроводом, и вспомогательную капиллярную структуру, расположенную внутри питающих каналов и компенсационной полости и соединяющую питающие каналы с компенсационной полостью, отличающаяся тем, что испаритель контурной тепловой трубы выполнен в виде нескольких расположенных рядом цилиндрических корпусов с установленными внутри них капиллярно-пористыми насадками со сквозными питающими каналами, при этом компенсационная полость разделена на две части, сообщающиеся друг с другом через питающие каналы и расположенные с противоположных торцов капиллярно-пористых насадок, а пароотводные каналы выводят пар от каждой капиллярно-пористой насадки в общий паропровод. 2. Контурная тепловая труба по п.1, отличающаяся тем, что цилиндрические корпуса встроены в общий контактный фланец из теплопроводного материала. 3. Контурная тепловая труба по п.1, отличающаяся тем, что цилиндрические корпуса снаружи снабжены ребрами из теплопроводного материала. 4. Контурная тепловая труба по п.1, отличающаяся тем, что цилиндрические корпуса расположены рядами в шахматном порядке. www.findpatent.ru Изобретение предназначено для применения в теплотехнике, а именно может быть использовано в миниатюрных контурных тепловых трубах, размещенных в сильно ограниченном пространстве. Конденсатор контурной тепловой трубы включает цилиндрический корпус, торцевую крышку с отверстием для подключения паропровода и коаксиальную вставку, снабженную дистанционирующим элементом, заглушенную торцевым коническим обтекателем со стороны паропровода, установленную внутри корпуса с кольцевым зазором и с зазором относительно торцевой крышки, причем конденсатор снабжен второй торцевой крышкой с отверстием для подключения конденсатопровода, вставка размещена с зазором относительно этой крышки, а дистанционирующий элемент выполнен в виде проволочной спирали с диаметром проволоки, равным ширине кольцевого зазора, закрепленной на боковой поверхности вставки. Кроме того, проволочная спираль имеет выступающие прямолинейные концы, длина каждого из которых соответственно равна ширине зазора, образуемого между торцом вставки и соответствующей торцевой крышкой конденсатора. Вставка выполнена в виде сплошного стержня или полой и дополнительно снабжена торцевой заглушкой со стороны конденсатопровода. 4 з.п. ф-лы, 5 ил. Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в миниатюрных контурных тепловых трубах, размещенных в сильно ограниченном пространстве, например в системах охлаждения мобильных компьютеров. Известна контурная тепловая труба [Патент США №4515209], которая имеет конденсатор, выполненный в виде теплообменника типа "труба в трубе", снабженного отверстиями в боковой стенке корпуса для подключения паропровода и конденсатопровода и торцевыми заглушками в виде колец, установленными в коническом зазоре между внешней и внутренней боковыми стенками корпуса. Недостаток данной конструкции состоит в том, что эффективность конденсатора существенно снижается при уменьшении его длины и диаметра, что необходимо для использования в миниатюрных контурных тепловых трубах. Другим недостатком является сложность изготовления, которая возникает при подключении к нему паропровода и конденсатопровода со стороны боковой стенки, поскольку их диаметр в миниатюрных контурных тепловых трубах близок к диаметру конденсатора. Известна еще одна контурная тепловая труба [Авторское свидетельство СССР №458296], конденсатор которой принимается в данном случае за прототип. Указанный конденсатор включает цилиндрический корпус, торцевую крышку с отверстием для подключения паропровода и коакаксиальную вставку, заглушенную с одного конца коническим обтекателем, обращенным в сторону паропровода, и установленную с зазором относительно торцевой крышки. Указанная вставка размещена внутри корпуса конденсатора с образованием кольцевого зазора относительно последнего. Ширина кольцевого зазора задана дистанционирующим элементом, выполненным в виде кольца, установленного на боковой поверхности вставки вблизи другого торца, и который является одновременно торцевой заглушкой конденсатора. Недостатком такого конденсатора также является недостаточная эффективность при уменьшении его длины и диаметра, которое необходимо для размещения контурной тепловой трубы в стесненных условиях. Это проявляется в том, что внутренняя поверхность конденсатора становится меньше и не обеспечивает необходимого съема тепла. Кроме того, расстояние движения пара внутри конденсатора сокращается, и он не успевает полностью сконденсироваться, особенно при больших тепловых нагрузках. Следствием этого является рост рабочей температуры контурной тепловой трубы и повышение ее термического сопротивления. Другим недостатком является то, что подключение конденсатопровода к боковой стенке конденсатора, где размещено соответствующее отверстие, создает неудобства при компоновке контурной тепловой трубы и существенно усложняет процесс ее изготовления. В основу изобретения положена задача повышения эффективности конденсатора контурной тепловой трубы при уменьшении его размеров. Поставленная задача решается тем, конденсатор контурной тепловой трубы, включающий цилиндрический корпус, торцевую крышку с отверстием для подключения паропровода и коаксиальную вставку, снабженную дистанционирующим элементом, заглушенную торцевым коническим обтекателем со стороны паропровода, установленную с зазором относительно торцевой крышки и размещенную внутри корпуса с кольцевым зазором относительно него, согласно изобретению снабжен второй торцевой крышкой с отверстием для подключения конденсатопровода, вставка размещена с зазором относительно этой крышки, а дистанционирующий элемент выполнен в виде проволочной спирали, с диаметром проволоки, равным ширине кольцевого зазора, закрепленной на боковой поверхности вставки. При этом: проволочная спираль имеет выступающие прямолинейные концы, длина каждого из которых соответственно равна ширине зазора, образуемого между торцом вставки и соответствующей торцевой крышкой конденсатора; вставка может быть выполнена в виде сплошного стержня или в виде полой трубки, дополнительно снабженной торцевой заглушкой со стороны конденсатопровода; в зазоре между торцом вставки и второй торцевой крышкой конденсатора с отверстием для подключения конденсатопровода может быть установлена шайба, выполненная из капиллярно-пористого материала. Наличие второй торцевой крышки позволяет сделать конденсатор более удобным для размещения в стесненных условиях, поскольку конденсатопровод подключен к конденсатору через отверстие, выполненное в этой крышке, а не в боковой стенке, как в наиболее близком техническом решении. При этом зазор между торцом вставки и второй торцевой крышкой дает возможность жидкости поступать в конденсатопровод. Основная роль проволочной спирали состоит в увеличении длины пути пара внутри конденсатора, который может быть больше длины конденсатора на величину δ=n2πd, где n - число витков спирали, d - диаметр вставки. За счет этого можно достичь более полной конденсации пара и даже некоторого переохлаждения конденсата, поступающего в конденсатопровод. Кроме того, интенсивность теплообмена внутри конденсатора может быть увеличена за счет закрутки и дополнительной турбулизации потока пара и двухфазной смеси пар-жидкость. Увеличение расстояния движения пара в конденсаторе не приводит к существенному росту суммарных потерь давления в контурной тепловой трубе, поскольку вклад гидравлического сопротивления конденсатора в полное гидравлическое сопротивление устройства относительно невелик. Для предотвращения проскока пара в конденсатопровод, который может возникнуть при тепловых нагрузках, близких к предельным, в зазоре между вставкой и торцевой крышкой со стороны конденсатопровода может быть дополнительно размещена шайба, выполненная из капиллярно-пористого материала. Такая шайба, вследствие ее незначительной толщины, не создает существенного гидравлического сопротивления для жидкости, но, будучи насыщенной жидкостью, является препятствием для проникновения пара через нее. На фиг.1 представлен фрагмент внешнего вида конденсатора со вставкой и дистанционирующим элементом в виде спирали; на фиг.2 - продольное сечение конденсатора со вставкой, выполненной из стержня; на фиг.3 представлено поперечное сечение такого конденсатора; на фиг.4 показано продольное сечение конденсатора с полой вставкой; на фиг.5 представлен фрагмент продольного сечения конденсатора с шайбой из капиллярно-пористого материала. Конденсатор контурной тепловой трубы содержит цилиндрический корпус 1, включающий боковую стенку 2 и торцевые крышки 3 и 4 с отверстиями для подключения паропровода 5 и конденсатопровода 6 соответственно. Внутри корпуса 1 установлена коаксиальная вставка 7, размещенная с зазором 8 относительно боковой стенки 2 корпуса 1. Вставка 7 снабжена коническим обтекателем 9 со стороны паропровода 5 и дистанционирующим элементом, выполненным в виде проволочной спирали 10, закрепленной на боковой поверхности коаксиальной вставки 7, толщина проволоки, из которой выполнена спираль 10, равна ширине кольцевого зазора 8. Вставка 7 образует также зазоры 11 и 12 с торцевыми крышками 3 и 4 соответственно. Проволочная спираль 10 имеет выступающие концы 13 со стороны конденсатопровода 6 и выступающие концы (на чертеже не показаны) со стороны паропровода 5. Коаксиальная вставка 7 может быть выполнена в виде стержня или может быть полой внутри. В торцевом зазоре 12 конденсатора со стороны конденсатопровода 6 может быть установлена шайба 14, выполненная из капиллярно-пористого материала. Конденсатор контурной тепловой трубы работает следующим образом. При поступлении пара в конденсатор из паропровода 5 пар начинает двигаться в кольцевом зазоре 8 одновременно в продольном и азимутальном направлении в соответствии с углом закрутки спирали 10 дистанционирующего элемента. При охлаждении боковой стенки 2 конденсатора пар начинает конденсироваться в зазоре 8. Образовавшийся конденсат постепенно перекрывает все сечение кольцевого зазора 8 и непрерывным потоком поступает в конденсатопровод 6. Чем больше витков имеет спираль 10 дистанционирующего элемента, тем более длинным становится расстояние движения пара в конденсаторе. Однако чрезмерное увеличение количества витков спирали 10 нежелательно, поскольку это может привести к заметному увеличению гидравлического сопротивления конденсатора и снижению мощности, передаваемой контурной тепловой трубой. Для гарантированного предотвращения проскока пара в конденсатопровод 6 в торцевом зазоре 12 целесообразно размещать шайбу 14, выполненную из капиллярно-пористого материала, который проницаем для жидкости, но, будучи насыщен последней, является непроницаемым для пара. При разработке миниатюрных контурных тепловых труб были испытаны два варианта цилиндрических конденсаторов, выполненных из нержавеющей стали. Длина конденсаторов составляла 64 мм, а внешний диаметр - 5 мм. Наружная поверхность конденсаторов была снабжена оребрением, которое обдувалось малогабаритным вентилятором с расходом воздуха 0,64 м3/мин. При использовании дистанционирующего элемента в виде проволочной спирали максимальная мощность миниатюрной контурной трубы, заправленной аммиаком, была увеличена с 80 до 110 Вт, а термическое сопротивление было снижении с 0,17 до 0,12 к/Вт. 1. Конденсатор контурной тепловой трубы, включающий цилиндрический корпус, торцевую крышку с отверстием для подключения паропровода и коаксиальную вставку, снабженную дистанционирующим элементом, заглушенную торцевым коническим обтекателем со стороны паропровода, установленную внутри корпуса с кольцевым зазором и с зазором относительно торцевой крышки, отличающийся тем, что он снабжен второй торцевой крышкой с отверстием для подключения конденсатопровода, вставка размещена с зазором относительно этой крышки, а дистанционирующий элемент выполнен в виде проволочной спирали с диаметром проволоки, равным ширине кольцевого зазора, закрепленной на боковой поверхности вставки. 2. Конденсатор контурной тепловой трубы по п.1, отличающийся тем, что проволочная спираль имеет выступающие прямолинейные концы, длина каждого из которых соответственно равна ширине зазора, образуемого между торцом вставки и соответствующей торцевой крышкой конденсатора. 3. Конденсатор контурной тепловой трубы по п.1, отличающийся тем, что вставка выполнена в виде сплошного стержня. 4. Конденсатор контурной тепловой трубы по п.1, отличающийся тем, что вставка выполнена полой и дополнительно снабжена торцевой заглушкой со стороны конденсатопровода. 5. Конденсатор контурной тепловой трубы по п.1, отличающийся тем, что в зазоре между торцом вставки и второй торцевой крышкой с отверстием для подключения конденсатопровода установлена шайба, выполненная из капиллярно-пористого материала. www.findpatent.ru Исследование работы испарителя контурной тепловой трубы автор: Якомаскин А. А. УДК 536.248.2 Россия, МГТУ им. Н.Э. Баумана Введение Контурные тепловые трубы (КТТ) - это теплопередающие устройства, работающие по закрытому испарительно-конденсационному циклу и использующие капиллярные силы для транспортировки теплоносителя. Данные устройства нашли успешное применение в системах терморегулирования космических аппаратов. Дальнейшее развитие КТТ связано с их миниатюризацией, поскольку в настоящее время в сфере электронной техники существует острая потребность в создании компактных теплопередающих устройств, способных передавать тепловые потоки высокой плотности, свыше 100 Вт/см2. Классические тепловые трубы (ТТ) и контурные тепловые трубы – это те устройства, которые призваны выполнить данную задачу. Первые уже широко внедрены в электронную промышленность, практически каждый современный ноутбук или стационарный компьютер снабжаются ТТ. Вторые, широко используемые в системах охлаждения космических аппаратов, также могут найти применение в электронной технике, т.к. они обладают некоторыми преимуществами перед классическими ТТ. Во-первых, КТТ используют раздельные каналы для пара и жидкости, представляющие собой гладкостенные трубки малого диаметра без пористого материала. Это позволяет укладывать их в корпус устройства даже в условиях жестких пространственных ограничений, т.к. гладкостенные трубки легко подвергаются изгибу. Во-вторых, испаритель КТТ имеет более эффективную структуру. Он работает по схеме с перевернутым мениском, что снижает термосопротивление, потому что теплота подводится непосредственно к испаряющим менискам. Тогда как в классических ТТ тепловой поток должен преодолеть слой пористого материала, насыщенного жидкостью, прежде чем доберется до поверхности испарения. Однако на пути внедрения КТТ в область охлаждения компактных электронных устройств стоит ряд препятствий, таких как существенная толщина испарителя (по сравнению с классическими ТТ). А попытки создать тонкие испарители сталкиваются с проблемой возникновения утечек теплоты из зоны испарения в компенсационную полость (КП), что не позволяет создать необходимый перепад температур, а, следовательно, и давлений между испарителем и КП. Авторы [1] создали компактные КТТ для охлаждения электронных компонентов, а для того чтобы компенсировать тепловые утечки в КП, установили дополнительное охлаждающее устройство для КП, потребляющее электроэнергию. Разработанные КТТ имели цилиндрический испаритель диаметром 7 мм. Авторы [2] создали компактную КТТ с плоским испарителем толщиной 5 мм. В работе было отмечено, что при низких тепловых потоках КТТ обладают большим термосопротивлением по сравнению с классическими ТТ и даже с однофазным охлаждением. Причина этого в том, что конструктивно КП совмещена с испарителем в одном корпусе. Такое размещение позволяет обеспечить постоянную смачиваемость фитиля жидкостью и регулировать изменение объема жидкости в КТТ при различных тепловых потоках. Однако при таком размещении фитиль является тепловой связью между испарителем и КП, что приводит к значительным перетечкам теплоты в КП через насыщенную жидкостью пористую среду, что в конечном итоге повышает рабочую температуру КТТ. Одним из способов уменьшить утечки теплоты является использование фитиля с низкой теплопроводностью. Большая часть опубликованных работ посвящена КТТ с фитилями из металлических порошков, сеток или волокон. Лишь единицы работ описывают фитили из неметаллов (керамика, пластик, бумага). В [3] автор исследовал влияние схемы организации пароотводных каналов на процессы теплообмена в испарителе. Эксперименты показали, что наиболее эффективной является теплоподводящая поверхность с развитой системой радиальных и окружных пароотводных каналов. Автор отметил, что технологически сложно выполнить на поверхности каналы размером менее 500 мкм, однако эксперименты показали, что эффективность испарителя растет по мере уменьшения размера каналов и увеличения их частоты. Автор также рассмотрел влияние толщины фитиля на характеристики испарителя. Все используемые фитили были металлическими. Было экспериментально определено, что оптимальным является фитиль с толщиной от 4 до 7 мм в зависимости от различных конфигураций КТТ. Основные функции, которые выполняет фитиль: 1) подпитка жидкостью зоны испарения, которая может находиться как на поверхности фитиля, обращенной к греющей поверхности, так и на определенном заглублении внутри его; 2) обеспечение гидравлического барьера для пара, т.е. предотвращение попадание пара в КП; 3) обеспечение «теплового затвора», т.е. препятствование возникновению больших тепловых потоков по направлению от зоны испарения в КП. Все эти функции связаны с теплофизическими свойствами фитиля и теплоносителя, размером пор, пористостью, проницаемостью и его геометрическими характеристиками. Согласно пункту 3, одним из способов сделать КТТ более эффективными является использование фитилей с низкой теплопроводностью. Авторы [4] рассмотрели фитили различной теплопроводности и определили, что нетеплопроводные фитили работают лучше при низких тепловых потоках, а теплопроводные – при высоких. Это объясняется тем, что при высоких нагрузках наступает капиллярный предел для самых напряженных менисков, которые находятся в месте контакта фитиля с греющей поверхностью. Причем у нетеплопроводного фитиля интенсивно испаряющие мениски сосредоточены в более узком пристеночном слое, а у теплопроводного они распределены равномерней по высоте фитиля. Вследствие этого отступление менисков вглубь фитиля, т.е. его пересыхание у нетеплопроводного фитиля начинается раньше и проникает на большую глубину. Такое осушение капилляров приводит к дополнительным потерям давления, которые повышают температуру КТТ и ее термическое сопротивление. Авторы [5] создали КТТ с цилиндрическим испарителем и фитилем из пластика, обозначив основные преимущества неметаллических фитилей: – низкая теплопроводность; – низкая стоимость; – высокая технологичность; – малый вес; – простота сборки. Авторы также отметили и недостатки: – ограничение по температуре; – недолговечность; – усадка. Авторы [6] представили миниатюрную КТТ с фитилем из фильтровальной бумаги толщиной 1.9 мм для проведения экспериментов по исследованию теплообмена в испарителе. Результаты экспериментов показали, что конфигурации КТТ с бумажным фитилем и микроканалами эффективно работает и поддерживает температуру испарителя на уровне 80 °С при тепловой нагрузке 70 Вт. Для исследования эффективности работы различных нетеплопроводных фитилей в испарительной зоне в данной работе была создана открытая в атмосферу система испарителя КТТ. Впервые исследовались фитили толщиной менее 1 мм, изготовленные из стекловолокна. Научная новизна работы заключается в том, что неметаллические фитили с низкой теплопроводностью способны обеспечивать такую же эффективность работы испарителя как и металлические фитили, но обладают при этом существенно меньшей толщиной. 1 Экспериментальная установка Открытая в атмосферу система испарителя КТТ позволяет производить быструю смену исследуемых образцов фитилей и микроканальных пластин и производить быструю сборку и разборку испарителя. Схема представлена на рисунке 1. Рис. 1. Схема установки. V1, V2 – вентили; Tr – Трансформатор; P – датчик вакуума; W – ваттметр; TC1 - TC4 – термопары; ∆H – перепад высот Жидкость подается из резервуара, находящегося вверху через вентиль V1, в буфер подачи жидкости, который находится ниже, чем компенсационная полость. В буфере жидкость поддерживается на постоянном уровне, чтобы обеспечить постоянный перепад давления. При этом абсолютный уровень давления в КП контролируется датчиком давления, расположенным в верхней части КП. С помощью буфера можно также измерять расход жидкости, если поддерживать уровень жидкости в буфере на постоянном уровне и отмечать объем жидкости, уходящий в испаритель, по шкале резервуара, засекая при этом время. В таблице 1 представлены характеристики исследуемых фитилей. Таблица 1 - Материалы фитилей Материал Размер пор, мкм Толщина, мм Фильтровальная бумага (FP)ГОСТ 12026-76 10 0.5 Нержавеющая сталь (SS) спеченный порошок 10-15 2.5 Стекловолокно (GF) 2.6 0.4 2 Методика эксперимента Перед запуском необходимо полностью заполнить КП жидкостью, создать перепад уровней жидкости между КП и буфером и проверить герметичность КП. Для этого после сборки установки буфер устанавливался так, чтобы уровень жидкости в нем был выше, чем уровень дренажного вентиля V2. Далее производилось заполнение системы водой из резервуара. В эксперименте была использована дистиллированная дегазированная вода. Когда при заправке вода начинала вытекать через дренажный вентиль, последний перекрывался, и буфер жидкости опускался на необходимый уровень ниже верхнего края жидкости в КП. Такая разность уровней позволяла создавать разрежение в КП, регистрируемое с помощью датчика вакуума, обеспечивая условия в фитиле, близкие к замкнутой КТТ. Как уже было сказано, в испарителе КТТ фитиль является гидравлическим барьером: на стороне фитиля, обращенной к нагревающей поверхности, создается высокое давление из-за испарения жидкости. А на противоположной стороне фитиля, обращенной в компенсационную полость, давление ниже из-за того, что в КП находится холодная жидкость, поступающая из конденсатора. Тепловая нагрузка создавалась плоским керамическим нагревателем толщиной 2,5 мм и размерами 19 мм на 19 мм, который был подключен к лабораторному трансформатору и ваттметру. Тепловая нагрузка варьировалась от 20 до 140 Вт с шагом 20 Вт. Термопары типа хромель-копель были установлены, как показано на рисунке 1. Термопара ТС4 находилась в компенсационной полости около отверстия входного штуцера и допускала вертикальное перемещение. Термопара ТС3, представляющая собой спай плоских проводов суммарной толщиной 30 мкм, находилась непосредственно на впитывающей поверхности фитиля. Такая же плоская термопара ТС2 была установлена внутри фитиля. Для измерения температуры пара, выходящего из паровых каналов, использовалась отдельная термопара, которая имела возможность перемещаться вдоль края микроканальной пластины, обеспечивая считывание данных о температуре пара с различных частей пластины. Данные с термопар и датчика вакуума считывались при помощи устройства Lcard LTR27 и передавались на компьютер. Погрешность измерения температур составляла 0,5 градуса. Погрешность измерения давления составляла 100 Па. В ходе экспериментов были использованы медные микроканальные пластины, получаемые методом деформирующего резания [7], со следующей конфигурацией: шаг ребер 0,6 мм, расстояние между ребрами 0,3 мм, высота ребер 1,0 мм. Экспериментально регистрировались показания термопар и датчика вакуума. На рисунке 2 представлена зависимость температуры поверхности нагревателя ТС1 от тепловой нагрузки для исследованных фитилей. Видно, что на всех тепловых режимах фитиль из стекловолокна позволял получить меньшую температуру нагревающей поверхности. Для фильтровальной бумаги были проведены эксперименты только на режимах 20-60 Вт, т.к. при более высоких тепловых нагрузках установка не выходила на режим, температура постоянно росла. 3 Результаты эксперимента Рис. 2. Температура поверхности нагревателя ТС1 На рисунке 3 представлена зависимость разности температур нагревателя ТС1 и впитывающей поверхности фитиля ТС3 от тепловой нагрузки. Рис. 3. Разность температур нагревателя и впитывающей поверхности фитиля Видно, что эта разность при низких тепловых потоках для неметаллических фитилей практически не отличается от разности температур у металлического фитиля притом, что толщина неметаллических фитилей существенно меньше. Надо отметить, что вышеуказанная разность температур Заключение В данной работе была разработана и создана экспериментальная установка для исследования процессов тепломассопереноса в испарителе контурной тепловой трубы. Проведена серия экспериментов с использованием фитилей с различными геометрическими и теплофизическими свойствами. Пористые материалы из стекловолокна размером пор 2,6 мкм являются более эффективными (испаритель работает при меньшей температуре) по сравнению с металлическим фитилем размером пор 10 мкм из порошка нержавеющей стали, который тоже имеет низкий коэффициент теплопроводности по сравнению с другими металлами. Поэтому использование материалов с низким коэффициентом теплопроводности в качестве фитиля позволит создать более эффективные тонкие испарители КТТ. Список литературы 1. Pastukhov V.G., Maydanik Y.F. Low-noise cooling system for PC on the base of loop heat pipes // Applied Thermal Engineering. 2007. No. 27. P. 894-901. http://dx.doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2006.09.003 2. Singh R., Akbarzadeh A., Mochizuki M. Thermal Potential of Flat Evaporator Miniature Loop Heat Pipes for Notebook Cooling // IEEE Transactions on Components and Packaging Technologies. March 2010. Vol. 33, no. 1. P. 32-45. DOI: 10.1109/TCAPT.2009.2031875 3. Кисеев В.М. Тепломассоперенос и фазовые превращения в мелкопористых капиллярных структурах : дисс. ... доктора физико-математических наук : 01.04.14. Екатеринбург, 2001. 332 с. 4. Долгирев Ю.Е., Майданик Ю.Ф., Ферштатер Ю.Г. Влияние теплопроводности фитиля на температуру антигравитационной тепловой трубы // Фазовые превращения в метастабильных системах : сб. статей. Свердловск : УНЦ АН СССР, 1983. C. 23-27. 5. Hosei Nagano, Hiroyuki Ogawa, Fuyuko Fukuyoshi, Hiroki Nagai. Fabrication and testing of a small loop heat pipe with a plastic wick // International Conference “Heat pipes for space application”. Moscow, 2009. Section 2. No. 24. 6. Yakomaskin A.A., Morskoy D.N., Afanasiev V.N. Feasibility study of loop heat pipes with flat microchannel evaporator and non-metal wick // Proc. of the 10th IHPS. Taiwan, Nov. 2011. P. 143-146. 7. Zubkov N.N., Ovchinnikov A.I. Method of producing a surface with alternating ridges and depressions and a tool for carrying out the said method : patent EP 0727269 B1. 2000. 8. Майданик Ю.Ф. Контурные тепловые трубы и двухфазные теплопередающие контуры с капиллярной прокачкой : дисс. ... доктора технических наук : 01.04.14. Москва, 1993. engineering-science.ruКонтурные тепловые трубы высокоэффективные теплопередающие устройства для систем охлаждения электроники. Контурные тепловые трубы для микросхем
Контурные тепловые трубы высокоэффективные теплопередающие устройства для систем охлаждения электроники
Физика теплопередающих систем
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Уральский государственный университет им. А.М. Горького» Физический факультет Кафедра Основной привлекательной чертой
СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ 27 Валерий Кисеев [email protected] Дмитрий Аминев [email protected] Виктор Черкашин [email protected] Радислав Мурзин [email protected] Двухфазные теплопередающие системы для охлаждения Системы охлаждения Kraftway
Системы охлаждения Kraftway Стремление увеличить удельную вычислительную мощность высокопроизводительных систем на единицу физического объема (т. е. создание компактных серверных систем с максимальной ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР АЛТЕК
.. УКРАИНА ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР АЛТЕК - 8026 Предназначен для преобразования в электрическую энергию промышленных тепловых отходов, отходов тепла от тепловых машин (двигателей внутреннего сгорания, Лекция 9 ТЕПЛОВЫЕ ТРУБЫ
Лекция 9 ТЕПЛОВЫЕ ТРУБЫ Тепловые трубы (ТТ) - теплопередающие трубы- - разновидность регенеративных теплообменников с промежуточным теплоносителем. Они представляют собой замкнутые полости, которые под Сысоев В.К., Пичхадзе К.М., Барабанов А.А.
1 ФГУП НПО им. С.А. Лавочкина Космические солнечные электростанции, как преодолеть барьер недоверия. Сысоев В.К., Пичхадзе К.М., Барабанов А.А. ФГУП «НПО им. С.А.Лавочкина» Москва россия 2013 2 Башенные Тепловые насосы абсорбционного типа
Тепловые насосы абсорбционного типа Абсорбционные тепловые насосы (АБТН) являются высокоэффективным энергосберегающим оборудованием для теплоснабжения различных объектов и предназначены для нагрева воды Компрессорно-конденсаторные агрегаты
Холодопроизводительность: от 20 до 150 CD Компактные и бесшумные агрегаты Вентиляторы с низкой скоростью вращения Бесшумная работа Режим охлаждения при температуре наружного воздуха до 15 С ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ТРВ серии TX7 TX7-Z13. Технический бюллетень
Технический бюллетень ТРВ серии TX7 сконструированы для работы в системах кондиционирования воздуха, чиллерах, автономных, крышных и транспортных кондиционерах, тепловых насосах и в промышленном охлаждении. Современные системы кондиционирования
Современные системы кондиционирования Суть определения «современная система кондиционирования» заключается в том, что это должна быть система, наиболее сбалансировано учитывающая такие критерии, как первоначальные Модельный ряд оборудования
Модельный ряд оборудования Моноблочные чиллеры и тепловые насосы с воздушным охлаждением конденсатора с осевыми вентиляторами Предназначены для установки на открытом месте, например, на открытой площадке, Теплосчетчики «Теплоучет-1»
Приложение к свидетельству 59690 Лист 1 об утверждении типа средств измерений Теплосчетчики «Теплоучет-1» ОПИСАНИЕ ТИПА СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ Назначение средства измерений Теплосчетчики «Теплоучет-1» (далее СОДЕРЖИМОЕ ПОСТАВКИ. Сертификат 80 PLUS
СОДЕРЖИМОЕ ПОСТАВКИ 1 x Блок питания серии OCZ ZX 1 х Шнур питания 1 x Набор модульных кабелей 1 x Набор винтов 1 х Руководство пользователя и сертификат Сертификат 80 PLUS 80 PLUS - это новаторская финансируемая СЕПАРАТОРЫ ПАРА/ВОЗДУХА KERP
СЕПАРАТОРЫ ПАРА/ВОЗДУХА KERP Сепараторы пара/воздуха Водяной пар или воздух (любая газовая среда) всегда несет с собой какое-то количество воды. В результате тепловых потерь в паропроводе влага конденсируется Чиллеры малой производительности
.Моноблочные с водяным охлаждением Промышленные серии.моноблочные с водяным охлаждением. Модельный ряд DN-20-190VUSIWF DN-20-190VUSTIWF 20-190 квт Profi Profi Profi Tхлад (охл) С Водяное охлаждение конденсатора НАПРАВЛЕНИЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
О КОМПАНИИ НАПРАВЛЕНИЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ОАО «НПО ПМ МКБ» существует с 2000 года и в настоящее время входит в состав интегрированной структуры созданной на базе ОАО «Информационные спутниковые системы» имени Новые направления развития энергетики
6-я я Международная конференция Энергоэффективность в жилищно-коммунальном хозяйстве и промышленности, АДСОРБЦИОННЫЕ ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ НИЗКОПОТЕНЦИАЛЬНОГО ТЕПЛА И ВТОРИЧНЫХ ЭНЕРГОРЕСУРСОВ КРЫШНЫЕ КОНДИЦИОНЕРЫ
СТР. 131 СТР. 239 СТР. 263 СТР. 287 RoofT@ir КРЫШНЫЕ ФЭНКОЙЛЫ И СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ СТР. 17 ВОЗДУХО НАГРЕВАТЕЛИ ЦЕНТРАЛЬНЫЕ И АВТОМАТИКА СТР. 75 СТР. 79 СТР. 115 ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ С ОБЩИМ ВОДЯНЫМ КОНТУРОМ ТЕХНИЧЕСКОЕ РУКОВОДСТВО
РЕКУПЕРАТОРЫ ТЕПЛА СО ЗВУКО- И ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫМИ ПАНЕЛЯМИ И ВСТРОЕННЫМ ТЕПЛООБМЕННИКОМ ТЕХНИЧЕСКОЕ РУКОВОДСТВО ВВЕДЕНИЕ В аппаратах UT-REC DP F в максимальной степени сочетается комфорт и гарантированное ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ. MyHeat_N.indd :09
ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ MyHeat_N.indd 1 01.05.15 08:09 О ТЕПЛОВЫХ НАСОСАХ Тепловые насосы соответствуют требованиям завтрашнего дня, так как могут безгранично использовать доступное тепло окружающей среды. Вместе КРЫШНЫЕ КОНДИЦИОНЕРЫ
стр. 129 стр. 233 стр. 257 стр. 275 RoofT@ir КРЫШНЫЕ КОНДИЦИОНЕРЫ ФЭНКОЙЛЫ и СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ Воздухо нагреватели Центральные и АВТОМАТИКА ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ С общим водяным контуром Крышные стр. 15 стр. ЖЫЛУЛЫҚ ЭНЕРГИЯСЫН ТҮРЛЕНДІРУ
1 ҚКЭК 27-28 Дәрістер МҰХИТТІҢ ЖЫЛУЛЫҚ ЭНЕРГИЯСЫН ТҮРЛЕНДІРУ Крупный водный бассейн естественный коллектор энергии солнечного излучения. В глубоководных местах (>400м) разница температур поверхностных Pocket DC Иммерсионная система охлаждения
Революции не всегда происходят с флагами и народными волнениями. Революцию в автомобилестроении в начале 20 века устроил Генри Форд. Он не изобрел автомобиль и вопреки устоявшемуся мнению не изобрел конвейер. HERU 130 S, HERU 130 S EC
Приточно-вытяжные установки HERU 130 S, HERU 130 S EC (Ostberg) Приточно-вытяжные установки HERU - это продуманное решение для вентиляции зданий и сооружений различного назначения Все установки оснащены Твердотельные лазеры
0507930 ЦЕНТР ФИЗИЧЕСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ Института общей физики им. A.M. Прохорова РАН Твердотельные лазеры высокоэффективный инструмент для работы с металлом, пластиком, керамикой резка, сверление, сварка, видео-инструкция по монтажу своими руками, особенности изделий для отопления, принцип действия, цена, фото
Особенности тепловой трубы
Принцип действия
Тепловая труба Гровера
Корпус Обязательно должен быть выполнен из материала, который хорошо проводит тепло. Кроме того, важным требованием к корпусу является его прочность, чтобы он мог обеспечить надежную герметичность.В качестве материала для него обычно используют всевозможные сплавы различных металлов, а также керамику или стекло для труб. От типа корпуса может зависеть цена изделия. Рабочая среда Представляет собой жидкое вещество (теплоноситель), способное при рабочей температуре переходить в газообразное состояние. Фитиль Твердый материал с порами, сквозь которые жидкость по капиллярам перемещается из одной части трубы в другую. 
Контурные тепловые трубки
Область применения современных тепловых труб
Диапазон температур работы От 4 до 2300 К Мощность теплопередачи До 20 кВт на квадратный сантиметр Ресурс работы Более 20 тысяч часов. Вывод
Разработка и применение миниатюрных контурных тепловых труб Текст научной статьи по специальности «Энергетика»
Балансировка контуров отопления и их описание
Проблемы балансировки контуров отопления
Итогом предпринятых мер по балансировке контуров отопления должна стать равномерная температура во всех помещениях дома. Регулировка водяного теплого пола
Коллекторная система отопления
Балансировочный клапан
Контурная тепловая труба
Конденсатор контурной тепловой трубы
Исследование работы испарителя контурной тепловой трубы
имеет ключевое значение в работе контурной тепловой трубы. Величина входит во второе условие работоспособности КТТ, сформулированное в работе [8], которое выражается приближенным соотношением
.
интернет-магазин светодиодного освещения
Пн - Вс с 10:30 до 20:00
Санкт-Петербург, просп. Энгельса, 138, корп. 1, тк ''Стройдвор''
Поделиться с друзьями: