илу викликано змінами характеру процесів, що відбуваються в тепловій трубі. Таких процесів по суті всього два: кипіння і конденсація. Процес кипіння, а також коефіцієнт теплопередачі при кипінні в умовах добре організованого відводу бульбашок пари практично не залежать від становища теплової труби відносно горизонталі. На процес кипіння, мабуть, може вплинути тільки зміна товщини шару рідини при нахилі. У першому наближенні передбачається, що цей ефект незначний, якщо товщина шару рідини залишається за величиною більшою п'ятикратного розміру діаметра бульбашки в момент відриву. Що стосується процесу конденсації і величини відповідного коефіцієнта тепловіддачі, то тут орієнтація поверхні, на якій конденсується пар, щодо направлення сили тяжіння, робить досить істотний вплив. Якщо труба експлуатується у вертикальному положенні, то поверхня конденсації розташовується горизонтально. Навпаки, якщо труба лежить горизонтально, конденсація йде на вертикальній стінці. Зокрема, в цих двох крайніх випадках абсолютно різні умови визначають рівноважну товщину і швидкість стікання плівки з поверхні конденсації.
Отже, головна причина зміни параметрів гладкостінної теплової труби з великим наповненням при різному нахилі її до горизонту полягає в зміні умов конденсації.
У загальному вигляді коефіцієнт тепловіддачі в області конденсації розглянутої теплової труби при експлуатації її під деяким кутом Ф до горизонту може бути представлений так:
,
де - коефіцієнт тепловіддачі конденсації при вертикальному положенні елемента, n, а - постійні, характерні для даної системи.
Зокрема, для теплової труби з нержавіючої сталі діаметром 30 і довжиною 224 мм з наповненням аміаком (за обсягом близько 26%) постійна а дорівнює приблизно 0,26.
Вельми цікавим виявилися експериментальні дані по залежності температурного поля уздовж такої труби від кута нахилу, представлені на малюнку 1.16. У описуваному експерименті на вхід теплової труби підводилася теплова потужність, рівна 140 вт, а температура води в системі охолодження зони конденсації підтримувалася рівною 30 ° С.
Малюнок 1.16 - Залежність температурних перепадів на різних ділянках довжини теплової труби від кута нахилу її до горизонту (заповнення близько 26% за обсягом)
- температурний перепад на всій трубі від поверхні тепловідводу,
- температурний перепад на центральній ділянці,
, 2 - температурні перепади в зоні випаровування і конденсації відповідно
Вже побіжний аналіз представлених залежностей дозволяє відзначити наступні характерні особливості. Як і слід було очікувати, величина перепаду температури в зоні випаровування виявляється нечутливою до куту нахилу. Постійної залишається весь час і величина падіння температури на центральній ділянці (порядку 1 ° С). Сама ж абсолютна величина температури змінюється по довжині центральної ділянки за лінійним законом. Найбільше падіння температури має місце в зоні конденсації, причому величина цього перепаду, починаючи приблизно з кута 40 °, виявляється сильно залежної від нахилу. Чим ближче до вертикалі варто труба, тим більше перепад. Саме цим перепадом і обумовлюється чутливість до кута нахилу повного перепаду температури на тепловій трубі між торцевими поверхнями. Зміна температурного поля в залежності від кута нахилу труби якісно ілюструється малюнку 1.17.
Малюнок 1.17 - Зміна температурного поля уздовж теплової труби (заповнення близько? вп об'ємом) залежно від кута нахилу до горизонту
Повний коефіцієнт теплопередачі через теплову трубу при будь-якому куті нахилу описується співвідношенням:
,
де - коефіцієнт теплопередачі через трубу при вертикальному положенні.
Відповідна графічна залежність представлена ??на малюнку 1.18. Там же наведено зміна коефіцієнта тепловіддачі в зоні конденсації від кута нахилу.
Малюнок 1.18 - Залежність коефіцієнта тепловіддачі в зоні конденсації і коефіцієнта теплопередачі через теплову трубу з великим заповненням і торцевим підведенням тепла від кута нахилу до горизонту
Цей коефіцієнт зростає в міру наближення теплової труби до горизонтального положення. Мабуть, при більш вертикальному положенні поверхні конденсації теплоносій стікає легше, тобто стає менше рівноважна товщина плівки, яка утрудняє тепловідвід.
В області малих кутів нахилу до горизонту, яка показана на малюнку 1.18 пунктиром, як передбачалося вище виявлено існування оптимального нахилу, при якому теплопередача через теплову трубу досягає максимального значення.
Потім, при подальшому зменшенні кута нахилу, після проходження через умови макс...
