*99608*
К.т.н.
Койбагаров С.Х., Бекболатов Б.
Семипалатинский государственный университет имени Шакарима
ИССЛЕДОВАНИЕ
ТЕПЛОВЫХ ТРУБОК НА ЛЕГКОКИПЯЩИХ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯХ
Необходимость
проведения
данных исследований объясняется большими возможностями использования фреонов в различных техно-логических процессах.
Фреоны
могут применяться в качестве рабочей жидкости в тепловых трубках, что позволяет
использовать их в очень широком температурном диапазоне в зависимости от выбора фреона.
Данная
работа [1,2,3] посвящена эксперименталыному
исследованию низ-котемпаратурной
тепловой трубки, в которой в качестве рабочей жидкости использовались фреон-11 и фреон-22.
Эксперименты
проводились с тепловой трубой, изготовленной из нержавеющей стали длиной І80 см, диаметром 19,5 мм. Электрический
нагреватель имел длину 10 см. Конденсатором
служил жидкостный теплообменник длиной 5 см. В
качестве фитилей были выбраны стеклоткань
(ε=60 %; К = 2,5·І0-7 см2) и латунная сетка ( к = 1,3·І0-5
см; ε = 66 %). Вся
труба помещалась в вакуумную камеру с разрежениеы І0-4 мм Нg. В процсссе
исследования измерялось распределение температур на поверхности трубки в
паровой фазе и в фитиле в области подвода и отвода тепла..
В
процессе экспериментов выяснилась специфичность работы фреоновых тепловых
трубок - малая скрытая теплота парообразования, малое поверхпостное натяжение и
низкая тепловодность фреонов, следствием чего является наличие больших
температурных перепадов на поверхности трубки (рисунок 1, кривые 1,5 ).
ІІервой
частью работы являлось исследование работы трубки на фреоне-22 и фреоне-І2. В
качестве фитиля здесь использовался фитиль из стеклоткани толщиной 3,5 мм. В
обоих случаях для горизонтального положения достигнута максимальная переносимая
мощность 15 вт, что является следствием низкой теплопроводности и малой
проницаемости фитиля. Поэтому исследование трубки производилось при
положителъном угле наклона - (α=3º). Кривые
зависимости температуры трубки от переносимой мощности приведены на рис.І
(кривые 3,4).
Температура
трубки, заполненной фреоном-22,значительно ниже, чем при использовании
фреона-І2, но очень высокое давление паров (до 10 атм) вынуждает отказаться от
применепия его в качестве рабочей жидкости тепловой трубки. Характер
температурных зависимостей трубки, заполненной фреоном-22 и фреоном-І2,
одинаков. Тепловая трубка с сетчатым фитилем исследовалась в горизонтальном
положении.
После
установки сетчатого фитиля за счет лучшей проницаемости сетки увеличилась
передаваемая мощность и уменьшилась температура трубки из-за меньшего теплового
сопротивления фитиля {кривые 2 и 3, рис. 2).
1,3
– диаметр 11мм, фитиль из стеклоткани; 2,5 - диаметр 11мм, фитиль из сетки; 4 -
диаметр 22 мм, фитиль из стеклоткани
Рисунок
1 - Исследования
низкотемпаратурной
тепловой трубки.
1 –
фитиль из сетки, Р=40 Вт; 3,5 - фитиль из сетки, Р=20 Вт; 4 - фитиль из
стеклоткани, Р=20 Вт.
Рисунок
1 - Исследования
низкотемпаратурой
тепловой трубки.
Так
как фитиль, насыщенный френом, имеет большое термическое сопротивление,
существует болъшой перепад температур в транспортной зоне трубки, причем
основная его часть приходится на участок, прилегающий к конденсатору. Фитилъ из
сетки имеет меньшую толщину и лучшую теплопроводность, и в связи с этим
температурный перепад значителыно уменьшился (рисунок 1, кривые I и 5).
Изменением
температуры охлаждающей жидкости в конденсаторе удается повыситъ передаваемую
мощность без повышения температуры трубки. Кривые 1,2 и 3 рис.2 демонстрируют
зависимость температуры трубки от темлературы охлаждающей жидкости в
конденсаторе.
При
повышении температуры жидкости в конденсаторе одновременно увеличивается
температура трубки и
при использовании фитиля из
стеклоткани уменьшается и перепад температуры в транспортной зоне. Это объясняется
большим тепловым сопротивлением фитиля и
в связи с этим влиянием
переохлаждения жидкосги, так как на трубке с сетчатым фитилем такого уменьшения перепада температуры не обнаружено.
Результате проделанных исследований можно сделать вывод о неприменимости
существующих методик расчета для тепловых трубок, использующих легкокипящие теплоносители. Расчетные результаты плохо согласуются с экслериментом. Тепловые
трубки на фреонах,
несмотря на плохие характеристики теплоносителей, оказываются способными
передавать значителные тепловые потоки.
Обозначения
ε - пористость; К
- проницаемость; Р
– передаваемая мощность.
Литература
1 Дан П.Д., Рей Д.А. Тепловые трубы: перевод с англ.:-МЭнегрия,
1979 г.-272 с.
2 Вейтер С., Гоу Р., Электроника,
1967, т. 40
3 Петин, Ю.М. Опыт производства тепловых насосов предприятием
ЗАО «Энергия» / Ю.М. Петин // Нетрадиционные возобновляемые источники энергии.
Часть 2 / Ю.М. Петин; под ред. П.П. Безруких. - М.: Амипресс, 2002 - С. 54-56.