В области температур от 500 до 1000 К осуществляется отвод тепла в высоконапряженных теплообменных аппаратах сверхзвуковых самолетов. Применяемые в этой области жидкометаллические теплоносители позволяют передавать тепловую энергию с наименьшим перепадом температур.
Область температур свыше 1000 К определяется условиями работы преобразователей энергии.
Особенности тепло- и массопереноса в низкотемпературных
тепловых трубах
Принцип работы и основные физические условия тепло- и массопереноса в тепловых трубах идентичны для любого температурного уровня. Однако различие физических свойств применяемых теплоносителей, а также требования, которые предъявляются к тепловым трубам в конкретных системах, создают некоторые особенности процессов, происходящих в трубах. В частности, высокотемпературные трубы ядерных энергетических систем с термоэмиссионными преобразователями должны передавать теплоту с максимально возможной плотностью теплового потока; тепловые трубы, используемые в качестве составной части космических радиаторов, должны передавать теплоту с наименьшим перепадом температур; основное требование, предъявляемое к трубам, отводящим теплоту от радиоэлектронной аппаратуры, - обеспечение наиболее интенсивного теплоотвода в критических точках и т. д.
Каждый параметр тепловой трубы (средняя температура, передаваемая энергия, геометрические размеры и форма, перепад температур между испарителем и конденсатором) может быть как зависимой, так и независимой величиной. Например, при заданной средней температуре трубы можно передать различное количество теплоты, меняя условия теплообмена с окружающей средой. Однако характер процессов, происходящих в системе при этих изменениях, зависит в значительной мере от самого температурного уровня.
В области умеренных температур тепло- и массоперенос в тепловых трубах обладает некоторыми отличительными особенностями.
1. Физические свойства рабочих жидкостей в этой области температур резко отличаются от свойств большинства жидкометаллических теплоносителей в худшую сторону в отношении эффективности переноса теплоты и массы вещества. Относительно низкие значения коэффициента поверхностного натяжения и теплоты испарения рабочих жидкостей в низкотемпературных тепловых трубах (НТТ) приводят к снижению эффективности теплопереноса на порядок и более по сравнению с высокотемпературными трубами. Максимальная плотность теплового потока в безартериальных трубах с водой составляет величину порядка 35 Вт/см2 и может достигать величины порядка 100 Вт/см2 в артериальных трубах.
2. Вследствие низкой теплопроводности рабочих жидкостей в области умеренных температур при радиальном переносе теплоты через смоченный фитиль возникают значительные градиенты температур. Во-первых, это приводит к возникновению перепадов температур по длине трубы, соизмеримых с общим температурным уровнем работы. Во-вторых, различие температур по зонам трубы вызывает необходимость учета изменения физических свойств рабочей жидкости как по длине трубы, так и в радиальном направлении. В-третьих, изменение температуры жидкости по радиусу трубы в фитиле может быть таким, что около поверхности нагрева (где жидкость перегрета наибольшим образом относительно температуры насыщения пара) возникает кипение. Целесообразность организации устойчивого процесса кипения очевидна, так как по сравнению с обычным процессом поверхностного испарения он является более эффективным способом теплопередачи.
3. Плотность паров теплоносителей в области умеренных температур такова, что скорость пара значительно меньше скорости звука. По этой причине нет необходимости рассматривать звуковой предел теплопереноса и связанные с ним эффекты газодинамического дросселирования для труб, работающих в этой области. Тем не менее вопрос запуска труб при низком давлении пара требует определенного внимания, так как процесс конденсации пара при этих условиях крайне нестабилен и обычно сопровождается резким изменением давления в системе.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.