вністю, а лише частково. Про те, яка кількість теплоносія слід ввести, буде сказано трохи нижче.
Як уже зазначалося, теплопередача в даному випадку буде відбуватися за рахунок поглинання тепла при випаровуванні я вивільнення його при конденсації. Повний переносимий тепловий потік, очевидно, буде тим більше, чим більше кількість пари (і рідини, що циркулює в трубі) і чим інтенсивніше відбувається циркуляція.
Малюнок 1.12 - Температурне поле термосифона
Тому швидкість пара в центральній частині повинна бути по можливості вище і повинно здійснюватися безперешкодне зустрічна течія рідини по стінках в зону випаровування. Не менш важливе значення має і «енергоємність» використовуваної рідини, тобто здатність переносити тепло одиницею ваги пара при його русі із зони нагрівання в зону конденсації. Енергоємність, як уже було показано, характеризується величиною прихованої теплоти випаровування. Звідси стає зрозумілим, чому для заповнення теплових труб доцільно використовувати рідини з великою величиною прихованої теплоти випаровування.
Таким чином, фізичний зміст більш ефективною теплопередачі теплової труби в порівнянні з термосифонним полягає не тільки у відсутності проміжної області, а й в тому, що при ідентичних умовах ефективність тепловіддачі при випаровуванні значно вище, ніж при конвекції.
Спробуємо якісно переконатися в цьому на простому прикладі, в якому в якості теплоносія розглянемо звичайну воду. Кожен грам води, беручи участь у конвективному русі рідини в термосифонним, при вчиненні одного кругообігу по замкнутому контуру із зони теплопріема в зону тепловіддачі і назад, перенесе кількість тепла, рівне, де - перепад температури по контуру, а с - питома теплоємність води.
За величину в даному випадку можна прийняти перепад температури по всій довжині термосифона. Вище було показано, що в кращому випадку, коли вплив проміжної області вдається якимось чином звести до мінімуму, перепад. по термосифону може бути зменшений аж до 5-20оС. Звідси максимальна величина Q складе 20 кал.
У тепловій трубі випарувався в зоні теплопріема 1 г води, рухаючись у вигляді пари в зону тепловіддачі, несе кількість тепла, рівне прихованої теплоті випаровування, тобто 540 кал (при нормальному атмосферному тиску). Отже, для забезпечення тієї ж самої величини теплопередачі рідину в термосифонним повинна циркулювати майже в 30 разів інтенсивніше, ніж в тепловій трубі. Організувати таку циркуляцію рідини навіть з малою в'язкістю, дуже важко.
Збільшити переносиме кожним грамом рідини кількість тепла в термосифонним можна, допустивши більший температурний перепад. Але це означає відмову від тих основних вимог, які пред'являлися вище до досліджуваних теплопередаючих пристроям. Дійсно, була поставлена ??мета створення теплопередающей пристрою, здатного передавати великі потоки тепла при малих температурних перепадах, тобто пристрою з високим коефіцієнтом теплопередачі. У тепловій трубі перенесення тепла Q в першому наближенні не залежить від перепаду температури, а визначається тільки прихованою теплотою випаровування. Так як конденсація і випаровування рідини в тепловій трубі відбуваються практично при одній і тій же температурі, то з самого принципу роботи теплової труби слід висока изотермичности по всій її довжині. Незначний температурний перепад при великих теплових потоках обумовлює високий коефіцієнт теплопередачі теплової труби.
У ряді випадків зручно користуватися поняттям ефективної теплопровідності теплової труби, яка визначається як відношення кількості тепла, переданого через одиницю поверхні поперечного перерізу в одиницю часу, до температурного перепаду між кінцями теплової труби.
Вже було показано, що для досягнення максимального коефіцієнта теплопередачі теплової труби необхідно взяти рідина з найвищою величиною прихованої теплоти випаровування. Спробуємо з'ясувати, зміною яких ще параметрів можна домогтися збільшення теплопередачі. Продовжимо розгляд кругообігу одиниці маси рідини на шляху із зони нагрівання (у вигляді пари) в зону конденсації і назад по стінці в зону нагріву. Як прискорити цей кругообіг? Одним з факторів, що стримують його, є в'язкість рідини і сила тертя при її течії по внутрішній стінці труби. Отже, для збільшення теплопередачі необхідно використовувати рідину з малою в'язкістю. Швидкість руху плівки по стінці заздрості від сили, під дією якої відбувається цей рух. Зазвичай це сила земного тяжіння. Але можна використовувати і відцентрові сили. Зокрема, в теплових трубах, застосовуваних для охолодження обертових лопаток турбін, відцентрові сили перевершують силу земного тяжіння в тисячі разів.
Кілька слів про рух пари в тепловій трубі. Відомо, що пар, як і будь-який інший газ, перетікає з однієї області в іншу, якщо є який-небудь перепад тиску між цими областями. У тепловій трубі па...
