Разработка и результаты испытаний длинной контурной тепловой трубы с элементами гибкости

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В статье представлены результаты разработки, гидродинамического анализа и тепловых испытаний контурной тепловой трубы из нержавеющей стали длиной 4.56 м с цилиндрическим капиллярным насосом-испарителем диаметром 12 мм, снабженным мелкопористым фитилем. Паропровод и конденсатопровод устройства диаметром 2 мм имели вставки в виде трубчатых спиралей, обеспечивающих дополнительную гибкость и позволяющих изменять эффективную длину контурной тепловой трубы. В качестве теплоносителя использовался аммиак. Тепловые испытания проводились при нормальных внешних условиях в горизонтальном положении, а также при неблагоприятном положении, когда испаритель располагался на 1.1 и 2 м выше конденсатора. Конденсатор тепловой трубы охлаждался проточной термостатируемой жидкостью с температурой 20°С. Номинальная тепловая нагрузка 100 Вт достигалась при всех положениях устройства. Температура источника тепла при этом оставалась в пределах 46.5–48.7°C, а термическое сопротивление системы “источник тепла–охлаждающая жидкость” изменялось от 0.26 до 0.28°C/Вт.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Ю. Ф. Майданик

Институт теплофизики УрО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: lhtd@itpuran.ru
Россия, Екатеринбург

С. В. Вершинин

Институт теплофизики УрО РАН

Email: lhtd@itpuran.ru
Россия, Екатеринбург

М. А. Чернышева

Институт теплофизики УрО РАН

Email: lhtd@itpuran.ru
Россия, Екатеринбург

Список литературы

  1. Герасимов Ю.Ф., Щеголев Г.Т., Майданик Ю.Ф., Филиппов Г.А., Стариков Л.Г. Низкотемпературная тепловая труба с раздельными каналами для пара и жидкости // ТВТ. 1974. Т. 12. № 5. С. 1131.
  2. Maydanik Yu.F. Loop Heat Pipes // Appl. Therm. Eng. 2005. V. 25. № 5–6. P. 635.
  3. Дан П.Д., Рей Д.А. Тепловые трубы. М.: Энергия, 1976. 272 с.
  4. Maidanik Yu.F., Pastukhov V.G. Loop Heat Pipes – Resent Developments, Test Results, and Applications // 34th Intersociety Energy Conversion Engineering Conf. 1999. SAE Tech. Paper 1999-01-2530.
  5. Гончаров К.А., Майданик Ю.Ф., Двирный В.В. Система солнечного теплоснабжения. Патент РФ № 1776937. Кл. МПК-F24J 2/42. 23.11.1992.
  6. Liao Z., Xu C., Ren Y., Gao F., Ju X., Du X. Thermal Analysis of a Conceptual Loop Heat Pipe for Solar Central Receivers // Energy. 2018. V. 158. P. 709.
  7. Майданик Ю.Ф., Чернышева М.А. Устройство для обогрева. Патент РФ на полезную модель № 7182 U1. МПК-F24D. 16.07.1998.
  8. Xiao B., Deng W., Ma Z., He S., He L., Li X., Yuan F., Liu W., Liu Z. Experimental Investigation of Loop Heat Pipe with a Large Squared Evaporator for Multi-heat Sources Cooling // Renewable Energy. 2020. V. 147. Part 1. P. 239.
  9. Zhang Z., Zhao R., Liu Z., Liu W. Application of Biporous Wick in Flat-plate Loop Heat Pipe with Long Heat Transfer Distance // Appl. Therm. Eng. 2021. V. 184. 116283.
  10. Mitomi M., Nagano H. Long-distance Loop Heat Pipe for Effective Utilization of Energy // Int. J. Heat Mass Transfer. 2014. V. 77. P. 777.
  11. Nakamura K., Odagiri K., Nagano H. Study on a Loop Heat Pipe for a Long-distance Heat Transport under Anti-gravity Condition // Appl. Therm. Eng. 2016. V. 107. P. 167.
  12. Maydanik Y.F., Fershtater Y.G., Pastukhov V.G., Vershinin S.V., Goncharov K.A. Some Results of Loop Heat Pipe Development, Tests and Application in Engineering // 5th Int. Heat Pipe Symp. Melbourne, Australia, 1996. P. 406.
  13. Goncharov K., Kolesnikov V. Development of Propylene LHP for Spacecraft Thermal Control Systems // 12th Int. Heat Pipe Conf. Moscow, Russia, 2002. P. 171.
  14. Ku J., Ottenstein L., Rogers P., Cheung K. Effect of Pressure Drop on Loop Heat Pipe Operating Temperature // 12th Int. Heat Pipe Conf. Moscow, Russia, 2002. P. 153.
  15. Jasvanth V.S., Adoni A.A., Jaikumar V., Ambirajan A. Design and Testing of an Ammonia Loop Heat Pipe // Appl. Therm. Eng. 2017. V. 111. P. 1655.
  16. Zhao Ya., Yan T., Liang J. Experimental Investigation on Thermal Characteristics of Long Distance Loop Heat Pipes // J. Therm. Sci. 2022. V. 31. P. 741.
  17. Чернышева М.А., Майданик Ю.Ф. Моделирование тепломассопереноса в цилиндрическом испарителе контурной тепловой трубы с прямоугольным интерфейсом // ТВТ. 2021. Т. 59. № 3. С. 362.
  18. Кусков Г.В. Структура, свойства и получение высокопористых материалов для антигравитационных тепловых труб. Дис. … канд. техн. наук. Свердловск, 1986. 181 с.
  19. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. М.: Машиностроение, 1992. 672 с.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Принципиальная схема КТТ.

Скачать (89KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Схема КТТ (а) и испарителя с расположением термопар (б).

Скачать (211KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Внешний вид КТТ.

Скачать (164KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Зависимости максимальной тепловой нагрузки от радиуса пор при различных температурах пара: 1 – Tv = 0°C, 2 – 20, 3 – 40, 4 – 50.

Скачать (70KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Потери давления в КТТ при H = 0 м (а), 1.1 (б), 2 (в).

Скачать (100KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Зависимости температуры источника тепла от тепловой нагрузки при H = 0 м (1), 1.1 (2), 2 (3).

Скачать (74KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Распределения температуры в КТТ в зависимости от тепловой нагрузки при Tcool = 20°C и H = = 0 м: 1 – Ths, 2 – Tv1, 3 – Tc, 4 – Tcc, 5 – Tl2.

Скачать (78KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Зависимости температуры пара от тепловой нагрузки при H = 0 м (1), 1.1 (2), 2 (3); маркеры – эксперимент, кривые – расчет.

Скачать (82KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Зависимости термического сопротивления от тепловой нагрузки при H = 0 м (а), 1.1 (б), 2 (в): 1 – Rsys, 2 – RLHP, 3 – Rj, 4 – Rc.

Скачать (144KB)
Метаданные
11. Приложение
Скачать (344KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024