Содержание
Для самой эффективной энергопередачи от носителя тепла к потребителю используют тепловые трубы. Они дают возможность перевозить различные виды носителя тепла с наименьшими потерями температуры. В этой статье мы подробно рассмотрим специфики данных устройств и сфера их использования.
Тепловая трубка
Специфики тепловой трубы
Рабочий принцип
Рабочий принцип тепловых труб заключается в том, что энергопередача является следствием испарения и последующей конденсации жидкости. Чтобы понимать, как это выполняется в действительности, нужно вообразить замкнутую емкость, реализованную из металла с отличной теплопроводимостью и заполненную определенным количеством воды.Процессы теплопередачи смотрятся в ней так:
- При нагревании одной части емкости, вода в ней превратится в пар.
- Покидая жидкость, пары воды попадают на охлажденную поверхность, благодаря чему пар опять переходит в состояние жидкости и течет на старое место. При этом бесчисленное множество энергии тепла отводится через стены металлического резервуара.
- Остывшая вода вновь греется и процесс повторяется.
Подобная конструкция зовется термосифоном. Она хотя и не считается тепловой трубкой, однако, рабочий принцип тот же.Необходимо обратить свое внимание!
Термосифон будет работать как положено только в случае если его территория конденсации находится выше территории испарения.
Это гарантирует возвращение конденсата на место нагрева.
Конструкция термосифона
Тепловая труба Гровера
Самая простая конструкция тепловой трубы выглядит так:
Корпус В обязательном порядке обязан быть сделан из материала, который замечательно пропускает тепло. Более того, главным условием к корпусу считается его крепость, чтобы он мог обеспечить хорошую герметичность.В виде материала для него в большинстве случаев применяют различные сплавы разных металлов, а еще керамику или стекло для труб. От типа корпуса может зависеть стоимость изделия. Рабочая среда Собой представляет жидкое вещество (тепловой носитель), способное при рабочей температуре переходить в газообразное состояние. Фитиль Твёрдый материал с порами, сквозь которые жидкость по капиллярам передвигается из одной части трубы в иную.
Вышеописанное устройство называют тепловой трубой Гровера. Этот ученый в первой половине 60-ых годов двадцатого века усовершенствовал конструкцию термосифона, в которой жидкость текла самостоятельно. В тепловой трубе Гровера жидкость передвигается капиллярным способом.
Конструкция тепловой трубки Гровера
Чтобы эта система функционировала, к жидкости для работы выдвигаются такие требования:
- Точка перехода «жидкость-пар» должна быть в температурном диапазоне, в котором работает устройство.
- Жидкость не должна подвергаться температурному разложению.
- Материал фитиля и корпус трубы должны смачиваться жидкостью.
Для рабочих жидкостей используются разные вещества в жидкой фазе:
- Нашатырный спирт;
- Сжиженный гелий;
- Ацетон;
- Вода;
- Ртуть;
- Серебро;
- Натрий.
Что касательно фитиля, то, как мы уже говорили выше, этот компонент гарантирует перемещение жидкости под воздействием капиллярных сил. Главное условие к данному материалу – снабжение одинакового движения жидкости для работы по капиллярам.
На фото – тепловая трубка Гровера в разрезе
Очень часто для фитиля используют:
- Сетки из металла;
- Железные войлоки;
- Железные стеки;
- Ткани саржевого плетения и др.
Сначала может показаться, что это устройство очень простое, однако, его технический расчет могут сделать только профессионалы. А дело все в том, что для эффектной его работы нужно согласно правилам подобрать материал, его характеристики работы и размеры. Благодаря этому сделать тепловые трубки собственными руками не выйдет, а вот тепловой водяной затвор можно выполнить и собственными силами.Передача энергии тепла в данных устройствах может выполняться несколькими способами:
- С помощью открытого огня;
- При непосредственном контакте с нагретым веществом;
- Переменным током;
- Инфракрасным излучением.
Необходимо обратить свое внимание!
Одной величиной, лимитирующей теплопроизводительность устройства, считается тепловая стойкость его корпуса.Нужно заявить, что функции тепловых трубок Гровера весьма разные, однако ключевой их задачей считается передача энергии тепла из одной части трубы в иную. Что касательно температуры среды работы, то инструкция по их использованию позволяет диапазон от нуля градусов по шкале Цельсия до тысяч градусов.
Схема устройства контурной трубы
Контурные тепловые трубки
С появлением технологий, тепловые трубы Гровера были усовершенствованы – на смену фитилю пришли особенные контурные трубки.Положительным качеством подобной конструкции считается:
- Надежность в работе;
- Простота;
- Более большой уровень передачи тепла;
- Превосходная привыкание к различным эксплуатационным условиям;
- Долговечность;
- Характеристики работы будут сохранены при любом пространственном положении, вследствие чего монтируется подобная тепловая труба собственными руками без каких-то трудностей.
В принципе, контуры считаются аналогичными капиллярами, но владеют внушительными размерами. В результате их качеств относительно теплопередачи, трубки считаются сверхпроводниками энергии тепла.
Тепловые трубки в системе охлаждения ПК
Сферу использования сегодняшних тепловых труб
Область использования тепловых труб достаточно обширна:
- Теплопередача с небольшими затратами самым разным объектам и зданиям.
- На основе тепловых трубок реализованы многие системы охлаждения, также и холодильники.
- Отвод тепла в разных устройствах микроэлектроники, например, тепловые трубы очень часто используются в ПК.
- Медицина.
- Космическая индустрия.
- Комплектация терморегуляторов и других подобных по направлению устройств.
- Строительство в условиях вечной мерзлоты.
- В фермерском хозяйстве, при обеспечении теплом парников и т.д.
- Это устройство считается обязательной деталью тепловых выключателей и диодов.
- Также может применяться тепловая труба для обогрева жилых и помещений на производстве.
Использование тепловых трубок в энергетике
Нужно заявить, что свойства сегодняшних тепловых труб достаточно необыкновенные:
Диапазон температур работы От 4 до 2300 К Мощность передачи тепла До 20 кВт на сантиметр квадратный Рабочий ресурс Более 20 тысяч часов.
Вот, пожалуй, все ключевые моменты, которые можно кратко рассказать о тепловых трубах. (См. еще публикацию Разводка отопительных труб: специфики.)
Вывод
Из видео в данной публикации можно получить добавочную информацию по этой теме. Еще напомним, что тепловые трубы стали широко распространены в сегодняшнем производстве, отопительных системах и многих остальных отраслях. Связано это с конструктивными свойствами изделий, которые предоставляют эффектную перевозку рабочих жидкостей, с большим коэффициентом полезного действия.
