*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=3^º). 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.