Физические основы теплопередачи в тепловых трубах, страница 4

На рис. 8 показана схема регулирования температуры с помощью вращающегося термосифона, который состоит из двух полых труб 1и 2, соединенных на торцах заглушками 3. Эта конструкция вакуумируется и заполняется рабочей жидкостью, как обычный термосифон. Источник теплоты располагают на внешней части полой трубы 1, а теплообменник — на внутренней части корпуса 2. При вращении такой конструкции электродвигателем 6 через вал 7 жидкость, находящаяся в замкнутой полости 8 под действием центробежных сил растекается по внутренней поверхности наружного цилиндра. Источник теплоты создает на направленный  поток пара oт внешнего цилиндра к внутреннему. В области действия источника теплоты размещают чувствительный элемент 4, который связан с регулятором 5. Если температура поверхности в области действия источника теплоты увеличивается, то увеличивается и температура чувствительного элемента 4, который через регулятор повышает частоту вращения электродвигателя. При этом возрастает количество который поступает в зону испарения, возникает интенсивное испарение жидкости и понижение температуры поверхности в области действия источника теплоты..

Газорегулируемые тепловые трубы

Для стабилизации температуры источников теплоты наибольший  интерес представляют газорегулируемые  тепловые трубы (ГРТТ). По своим эксплуатационным параметрам они существенно отличаются от обычных устройств термостатирования. В них совмещаются одновременно три функции: отвод теплоты от объекта, создание внутри него изотермической зоны и обеспечение его температурной стабилизации. Две первые функции выполняются вобычной тепловой трубе, а эффект термостатирования достигается в результате того, что тепловая проводимость ГРТТ в сильной степени зависит от температуры испарителя. Принципиальная схема ГРТТ показана на рис. 9. В простейшем случае она состоит и обычной тепловой трубы и присоединенного к ней резервуара с инертным неконденсирующимся газом. Генерируемый объектом тепловой поток Pпроникает через зону испарения 1 внутрь тепловой трубы и переносится потоком пара в зону конденсации 2. При этом преодолевается напор инертного газа — газовая пробка 3

 основная масса которого находится в подключенном к тепловой трубе резервуаре 4. Участок конденсации принудительно охлаждается через стенку тепловой трубы. В качестве хладагента используется либо проточная жидкость, либо атмосферныйвоздух, причем ихтемпература должна быть всегда ниже заданного уровня термостатирования объекта. Благодаря наличию инертного газа ГРТТ оказывается своеобразным тепловым вентилем.

При достаточно низкой температуре объекта пар и газ внутри устройства находится в равновесном состоянии. Перенос теплоты через ГРТТ осуществляется практически только вдоль ее стенки благодаря теплопроводности, диффузии же пара внутри тепловой трубы невелика. При определенных условиях пар начинает вытеснять из рабочего канала инертный газ, подходя к зоне конденсации. Этот момент наступает, когда внутри ГРТТ установится направленный поток пара. Тепловая проводимость такой тепловой трубы возрастает на несколько порядков, и ГРТТ начинает охлаждать объект, пока не наступит обратное смещение границы раздела пар — газ и не прекратится прямой контакт пара с холодной стенкой конденсационной зоны. За пределами границы раздела пар—газ действие тепловой трубы прекращается, и температура падает. Колебание теплового потока в зоне испарения ГРТТ приводит к пропорциональному изменению длины рабочего участка конденсации и объема парового пространства. Следовательно, при различных режимах работы давление пара внутри ГРТТ меняется незначительно благодаря большому объему резервуара с газом. К сожалению, на качество работы ГРТТ как регулятора влияют не только возмущения, вносимые объектом регулирования, но и целый ряд побочных факторов, в частности случайные колебания температуры резервуара с газом и хладагента в зоне конденсации. Эти возмущения способны существенно ухудшить качество термостатирования объекта. Конструктивно резервуар с газом может находиться в любом месте системы термостатирования, однако температурные  условия   его  работы   оказывают значительное влияние на точность регулирования. В зависимости от температурных условий ГРТТ подразделяются на трубы с «холодным» и «горячим» газовыми резервуарами. Под холодным резервуаром условно понимают такие температурные условия его работы, при которых температура газа ниже либо равна температуре внешнего хладагента  в зоне конденсации. Поток пара  в этом случае проникает в резервуар и конденсируется  на его стенках. При таких температурных условиях работы ГРТТ теплоноситель постепенно проникает в резервуар  и  может произойти    осушение      капиллярной структуры в зоне испарения. Поэтому для нормальной работы ГРТТ такой резервуар выполняется с капиллярной структурой на его стенках  (рис. 9,а), которая соединена с капиллярной структурой тепловой трубы.