Визначення термічного опору теплової труби

Мета: експериментально визначити термічний опір теплової труби та ефективний коефіцієнт теплопровідності ґнота.

Теплова труба (thermal pipe) (ТТ) являє собою герметичний канал певної геометрії, внутрішня поверхня якого покрита шаром капілярного матеріалу (ґнотом), просоченого рідиною (рис. 8.1). Частина внутрішнього об’єму ТТ, яка не зайнята ґнотом, називається паровим каналом. В основу роботи ТТ покладені два відомих фізичних явища: передача теплоти потоком пари і капілярний ефект. Теплова труба складається з трьох зон: зони випаровування, транспортної зони і зони конденсації.

Рисунок 8.1 – Схема теплової труби

1 - корпус завтовшки δ_с; 2 - ґніт завтовшки δ_г;

3 - паровий канал діаметром d_n = d_вн – 2δ_г

Теплота до ТТ підводиться в зоні випаровування, яка характеризується довжиною, _в. За рахунок підведеної теплоти робоча рідина (working liquid), якою просочений ґніт, випаровується. Потік пари переносить теплоту вздовж труби в зону охолодження довжиною _к, де передається стінкам ТТ в процесі конденсації пари, який супроводжується зменшенням тиску. Для повернення конденсату в зону з більшим тиском (зону випаровування) використовують капілярний ефект ґнота. Виникнення між рідиною і капілярами сили поверхневого натягу змушує рідину під дією капілярного тиску рухатись у зону випаровування.

Дослідна установка (рис. 8.2) складається із теплової труби 1, виготовленої із сталевої нікельованої трубки зовнішнім і внутрішнім діаметром 16 і 12 мм, відповідно. Бавовняний ґніт завтовшки δ_г = 1,5 мм притиснутий до внутрішньої поверхні труби розпірною металевою сіткою. Робочою рідиною є дистильована вода, на випарній ділянці ТТ теплота підводиться від нагрівального елемента 2, який живиться від джерела 3. Потужність останнього контролюється електроприладами 4 і 5. На поверхні труби вмонтовані датчики температури 6, які через перемикач 7 підключені до потенціометра 8. Конденсаційна частина ТТ оснащена ребрами повітряного охолодження 9.

Досліди виконуються в такій послідовності. Встановлюють за допомогою регулятора 3 задану теплову потужність за показаннями електроприладів 4 і 5. В разі досягнення усталеного режиму (покази термодатчиків не змінюються за часом) вимірюють температури поверхні ТТ і записують їх у журнал спостережень разом з показаннями електроприладів. Під час досліду теплове навантаження ТТ підтримують сталим. Здійснюють кілька дослідів для різних навантажень електронагрівника.

Рисунок 8.2 – Схема дослідної установки

Таблиця 8.1 – Журнал спостережень

№ досліду	Покази електроприладів		Покази термодатчиків, ⁰С
	I, A	U, B	1	2	3	4	5	6
1
2
3
4
5

Обробка результатів

За даними дослідів будують залежність, де - відстань від кінця ділянки випаровування до певного датчика температур. Далі визначають середні температури транспортної ділянки і ділянки конденсації .

Теплове навантаження труби, Вт.

, (8.1)

Втрати теплоти на ділянці транспорту, Вт

, (8.2)

де _тр– довжина транспортної ділянки;

_зм– коефіцієнт тепловіддачі від поверхні труби до навколишнього середовища на транспортній ділянці, який може бути визначений із залежності в роботі №4 для ;