p>
.
Така форма запису вже не повинна здаватися ускладненою, так як вище було показано, що критерії подібності обчислюються досить просто.
Новим критерієм є тут критерій конденсації, рівний
.
Прийняті позначення - ті ж, що і при розгляді процесу кипіння. і - критерії Прандтля при температурі насичення відповідно для рідини і пари.
Малюнок 1.9 - Епюра швидкостей молекул рідини і пари в довільному перерізі теплової труби
Закінчуючи розгляд процесу конденсації, необхідно ще згадати про одне явище, значно ускладнює теоретичні оцінки. При великих швидкостях потоку пари істотним виявляється його взаємодію із зустрічним потоком стікає конденсату. В результаті, в будь-якому поперечному перерізі теплової труби має місце складна епюра швидкостей молекул рідини і пари (малюнок 1.9). Перебіг плівки гальмується, товщина її дещо збільшується, а отже, гірше здійснюється тепловіддача. Можливо також місцеве осушення стінки, що приводить до локальних перегрівів. Теоретичний аналіз цих явищ виходить за рамки даної роботи.
1.3 Зона перенесення тепла і загальна схема роботи теплової труби
Під зоною перенесення тепла в тепловій трубі зазвичай мається на увазі середній ділянку, на якій практично не відбувається теплообміну з навколишнім трубу зовнішнім середовищем. Це досягається застосуванням надійної та ефективної теплоізоляції на цій ділянці. Таким чином, в тепловій трубі розрізняють три ділянки: зона підведення тепла, зона переносу тепла, зона відводу тепла. Іноді зону підведення тепла називають зоною випаровування, а зону відводу - зоною конденсації. Схематично розташування зон ілюструє малюнок 1.10. Зона перенесення може бути різної протяжності. У досить широкому класі технічних пристроїв вона взагалі відсутня. Що стосується зон підведення і відведення тепла, то їх довжини можуть бути рівні між собою. Тоді щільність теплового потоку на їх поверхні буде однакова.
Звичайно, ці зони можуть бути і різними за протяжності. У цьому випадку у відповідності з обраним співвідношенням їх поверхонь буде здійснюватися трансформація щільності теплового потоку. Наприклад, якщо зона теплопріема в 2 рази більше зони тепловідводу, то поряд з передачею повного подводимого теплового потоку має місце його дворазова концентрація.
Малюнок 1.10 - Схема розташування зон в тепловій трубі
Повний опис явищ, що відбуваються в тепловій трубі, включаючи вже рассмотренние вище процеси в зоні випаровування і конденсації, і розробка теоретичної моделі теплової труби в цілому, очевидно, завдання досить складна. При встановленні загальних закономірностей необхідно виходити з замкнутості циклу всієї системи і взаємозалежності всіх процесів. Так, наприклад, залишається постійною повна маса рідини. Дійсно, весь пар, утворений в зоні випаровування, передається в зону тепловідводу, там конденсується і знову повертається у випарник.
Перш ніж перейти до встановлення розрахункових залежностей, доцільно ще раз відзначити характерні особливості і гідності теплової труби, порівнявши її з іншими, близькими по конструкції теплопередаючих пристроями. Спробуємо створити теплопередающей пристрій, конструктивно нічим не відрізняється від теплової труби, але повністю заповнений рідиною (теплоносієм). У такому пристрої в процесі роботи рідина не буде змінювати свого фазового стану і переходити в пару. Слід зауважити, що такий пристрій не є надуманим. Воно використовується в техніці для охолодження різних механізмів та їх частин (наприклад, лопаток турбін) і носить назву термосифона.
Слід підкреслити, що робота термосифона можлива лише в полі сил гравітації, спрямованих від зони теплос'ема до зони нагріву (малюнок 1.11). Такі сили можуть виникати або за рахунок земного тяжіння, або за рахунок відцентрових сил. Очевидно, основним явищем, визначальним теплопередающие властивості термосифона, буде конвективное протягом рідини. Ретельні дослідження показали, що на межах зон теплопріема і тепловідводу завжди виникає деяка проміжна зона з вельми складним і різноманітним характером процесів, що відбуваються в ній.
Малюнок 1.11 - Термосифон (конвективні струми теплоносія і розташування зон)
Наявність проміжної зони є однією з причин значного термічного опору термосифонів. Типовий характер температурного поля уздовж термосифона представлений на малюнку 1.12.
Саме пошук шляхів ліквідації цієї зони привів до ідеї створення теплової труби, заповненої теплоносієм, що змінює в процесі роботи свій фазовий стан, тобто перехідним з рідкого стану в пару і назад. Це виявилося можливим здійснити, якщо заповнити теплову трубу теплоносієм не по...
