4. Вследствие низкой теплопередающей способности труб в области умеренных температур массовые расходы жидкости и пара невелики. При этом динамические эффекты, возникающие при радиальном подводе и отводе массы, могут иметь место только в том случае, если диаметр парового канала соизмерим с гидравлическим диаметром фитиля. Для большинства практических задач потери давления пара пренебрежимо малы по сравнению с потерями давления жидкости.
Наименее изучена в настоящее время работа труб в области криогенных температур. Однако можно предположить, что здесь также будут справедливы указанные выше положения, хотя значимость каждого из них для всего спектра низкотемпературных теплоносителей будет различна.
Тепловые трубы имеют на внутренней стенке корпуса капиллярную структуру или, как ее обычно называют, фитиль. Он выполняет функции:
- насоса, создающего капиллярный напор, который компенсирует потери давления жидкости, вызванные встречным течением пара;
- трубопровода, по которому перекачивается жидкость;
- распределителя теплоносителя на поверхности конденсатора, обеспечивающего его изотермичность.
При выборе капиллярной структуры для тепловой трубы следует исходить прежде всего из комплексной оценки таких ее качеств, как: 1) транспортные свойства по отношению к тепло- и массопереносу; 2) надежность; 3) технологичность изготовления; 4) моделирование рабочих условий.
К транспортным свойствам фитиля можно отнести эффективную теплопроводность и способность к передаче тепла в радиальном направлении без наступления критической ситуации (перегрев стенки, резкое повышение термического сопротивления трубы).
Надежность в данном случае следует понимать как вероятность сохранения работоспособности трубы при создании кризисных условий работы, приводящих к нарушению процессов тепло- и массопереноса. Например, опасным является разрушение пористой структуры фитиля или закупорка пор, затрудняющая процесс массопереноса.
Технологичность изготовления включает трудозатраты на изготовление и очистку фитиля, оснащение им тепловой трубы и другие операции, связанные с герметизацией, созданием оснастки и приспособлений различной сложности и т.п.
Моделирование рабочих условий заключается прежде всего в возможности распространения наземных испытаний на работу в условиях невесомости для труб, предназначенных для работы в космическом пространстве.
Оценка качеств капиллярных структур (рис.3.6) дана в табл.3.1.
Хорошей технологичностью при изготовлении и высокой надежностью при работе обладают фитили из нескольких слоев металлических или текстильных тканей, которые прикреплены к стенке тепловой трубы на участке теплообмена. Такие фитили применимы для всех температурных диапазонов и совместимы с любым теплоносителем. Однако транспортные свойства этих фитилей обычно таковы, что не могут обеспечивать очень высокого теплопереноса.
Рис.3.6. Виды фитилей:
а - сеточный; б - спеченный; в - канавочный; г - пластинчатый; д- гофрированный; е - заполняемая артерия; ж - канавки, покрытые сеткой; з- кольцевой канал; и - цокольная артерия; к - спиральная артерия; л - туннельный фитиль; м - модульная артерия; н - артериальный пластинчатый фитиль
В низкотемпературных и криогенных тепловых трубах значительная толщина фитиля создает условия для прогрева и кипения теплоносителя внутри капиллярной структуры, что обычно ограничивает подводимые удельные тепловые потоки на сравнительно низком уровне.
Для труб с круглым поперечным сечением вполне достаточно сил металлической сетки или ткани, чтобы фитиль плотно прилегал к стенке. Существует, тем не менее, опасность, что сетки в каких-то местах будут неплотно прилегать к стенке, особенно при высоких температурах, когда упругие силы исчезнут. Этого нужно избегать ввиду опасности образования в зоне нагрева «горячих пятен», т.е. локального осушения стенки, приводящего к ее перегреву.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.