идно, для кожної конструкції теплових труб з конкретним теплоносієм і певних умов роботи завжди може бути знайдена оптимальна величина заповнення.
При розгляді роботи теплової труби в полі земного тяжіння передбачалося, що вона розташовується вертикально, причому внизу знаходиться джерело нагріву, а вгорі - теплопріемное пристрій, Природно, що в реальних умовах експлуатації, особливо в пересувних пристроях, можуть мати місце ті чи інші відхилення труби від вертикального положення. Вельми важливо знати тому, який вплив матиме нахил труби на її теплопередающие властивості. У граничному випадку, коли ділянка нагріву виявиться вище зони охолодження, труба функціонувати не буде. Залишається з'ясувати, який ефект дасть менший нахил труби.
Розглянемо трубу з оптимальним наповненням, при якому, як було показано вище, має місце найбільша рівномірність температурного поля.
Починаючи з деякого кута нахилу (малюнок 1.14), виникає небезпека появи «сухих», не покритих плівкою рідини ділянок в області зони нагріву. Плівка рідини під дією сил тяжіння стікає в нижчу частину труби, минаючи ділянку, позначений на малюнку 1.14 фігурною дужкою. Очевидно, чим більше нахил, тим більше площа такої «сухий» області, в якій через відсутність теплос'ема (точніше, через дуже поганого теплос'ема, оскільки тепловіддача до пару значно гірше, ніж тепловіддача до рідини), температура різко зростає. Умови опиняються в якійсь мірі близькими до режиму недостатнього заповнення. Як наслідок, при високих температурах спостерігається прогорание сухий стінки і вихід труби з ладу. Таким чином, теплова труба з оптимальним наповненням допускає лише незначний нахил, при якому ще не утворюється осушених ділянок в зоні нагріву. Такі параметри, як в'язкість рідини і ступінь змочуваності нею внутрішньої поверхні труб грають тут істотну роль.
Малюнок 1.14 - Процеси, що відбуваються в гладкостінної тепловій трубі при похилому її положенні
Як же бути, якщо за умовами експлуатації необхідно тепло передавати в напрямку, скажімо, близькому до горизонтального? Найбільш просте рішення питання - покрити рідиною осушувані ділянки труби за рахунок збільшення заповнення, тобто навмисне піти на все ті «неприємності», які проявляються в режимі надлишкового заповнення.
Однак заповнення в цьому випадку виявляється настільки великим, що становить близько 1/3-1/2 і більш повного внутрішнього об'єму труби. Домовимося надалі називати такі труби гладкостінними трубами з великим заповненням. На малюнку 1.15 показана труба, призначена для роботи при деякому куті нахилу. Якщо тепер незначно збільшити кут нахилу, то при заданому заповненні знову виникає небезпека оголення внутрішньої поверхні труби в зоні нагріву. Вже якісний розгляд показує, що гладкостінні труби з великим заповненням будуть володіти значно гіршими теплопередагощімі властивостями і більшої неоднорідністю температурного поля по зовнішній поверхні, ніж вертикальна труба при відповідному оптимальному заповненні. Перш за все, високим тепловим опором володіє товстий шар води в нижній частині труби (за рахунок появи ділянки, зазначеного на малюнку 1.15 фігурною дужкою). Скорочується також поверхня конденсації, тобто при тих же потоках пара товщина плівки стає більше, а це, як було показано вище, неминуче веде до погіршення умов тепловіддачі. Незважаючи на менш перспективні якості подібних труб, в порівнянні з вертикальними трубами оптимального заповнення, вони давно знаходять широке використання в техніці і в разі застосування пароводяного наповнення зазвичай називаються по імені їх винахідника трубами Перкінса.
Малюнок 1.15 - Теплова труба з великим заповненням, призначена для експлуатації при куті нахилу Ф
Дослідження роботи теплових труб з великим заповненням рідиною показало, що їх теплопередающей способность досягає максимального значення при деякому певному куті нахилу. Зокрема, для більшості промислових труб Перкінса довжиною до декількох метрів цей кут складає 2-3 °. При ще менших кутах нахилу, перш ніж теплоотдающем поверхня починає оголюватися від плівки, спостерігається режим нестійкої роботи труби.
Явище нестійкості ще більше посилюється в умовах нерівномірного і швидко мінливого підведення і відведення тепла. У цих випадках рекомендується проводити експлуатацію труби при кутах 3-5 °.
Слід ще раз підкреслити, однак, що навіть при оптимальному куті нахилу теплові труби з великим наповненням характеризуються меншою температурної однорідністю, великим перепадом температури на повній довжині, меншим коефіцієнтом теплопередачі, ніж відповідні вертикальні труби з оптимальним наповненням.
Спостережуване рядом дослідників зміна теплопередающих властивостей теплової труби при зміні її нах...
