Разработка и результаты испытаний длинной контурной тепловой трубы с элементами гибкости

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription or Fee Access

Abstract

В статье представлены результаты разработки, гидродинамического анализа и тепловых испытаний контурной тепловой трубы из нержавеющей стали длиной 4.56 м с цилиндрическим капиллярным насосом-испарителем диаметром 12 мм, снабженным мелкопористым фитилем. Паропровод и конденсатопровод устройства диаметром 2 мм имели вставки в виде трубчатых спиралей, обеспечивающих дополнительную гибкость и позволяющих изменять эффективную длину контурной тепловой трубы. В качестве теплоносителя использовался аммиак. Тепловые испытания проводились при нормальных внешних условиях в горизонтальном положении, а также при неблагоприятном положении, когда испаритель располагался на 1.1 и 2 м выше конденсатора. Конденсатор тепловой трубы охлаждался проточной термостатируемой жидкостью с температурой 20°С. Номинальная тепловая нагрузка 100 Вт достигалась при всех положениях устройства. Температура источника тепла при этом оставалась в пределах 46.5–48.7°C, а термическое сопротивление системы “источник тепла–охлаждающая жидкость” изменялось от 0.26 до 0.28°C/Вт.

Full Text

Restricted Access

About the authors

Ю. Ф. Майданик

Институт теплофизики УрО РАН

Author for correspondence.
Email: lhtd@itpuran.ru
Russian Federation, Екатеринбург

С. В. Вершинин

Институт теплофизики УрО РАН

Email: lhtd@itpuran.ru
Russian Federation, Екатеринбург

М. А. Чернышева

Институт теплофизики УрО РАН

Email: lhtd@itpuran.ru
Russian Federation, Екатеринбург

References

  1. Герасимов Ю.Ф., Щеголев Г.Т., Майданик Ю.Ф., Филиппов Г.А., Стариков Л.Г. Низкотемпературная тепловая труба с раздельными каналами для пара и жидкости // ТВТ. 1974. Т. 12. № 5. С. 1131.
  2. Maydanik Yu.F. Loop Heat Pipes // Appl. Therm. Eng. 2005. V. 25. № 5–6. P. 635.
  3. Дан П.Д., Рей Д.А. Тепловые трубы. М.: Энергия, 1976. 272 с.
  4. Maidanik Yu.F., Pastukhov V.G. Loop Heat Pipes – Resent Developments, Test Results, and Applications // 34th Intersociety Energy Conversion Engineering Conf. 1999. SAE Tech. Paper 1999-01-2530.
  5. Гончаров К.А., Майданик Ю.Ф., Двирный В.В. Система солнечного теплоснабжения. Патент РФ № 1776937. Кл. МПК-F24J 2/42. 23.11.1992.
  6. Liao Z., Xu C., Ren Y., Gao F., Ju X., Du X. Thermal Analysis of a Conceptual Loop Heat Pipe for Solar Central Receivers // Energy. 2018. V. 158. P. 709.
  7. Майданик Ю.Ф., Чернышева М.А. Устройство для обогрева. Патент РФ на полезную модель № 7182 U1. МПК-F24D. 16.07.1998.
  8. Xiao B., Deng W., Ma Z., He S., He L., Li X., Yuan F., Liu W., Liu Z. Experimental Investigation of Loop Heat Pipe with a Large Squared Evaporator for Multi-heat Sources Cooling // Renewable Energy. 2020. V. 147. Part 1. P. 239.
  9. Zhang Z., Zhao R., Liu Z., Liu W. Application of Biporous Wick in Flat-plate Loop Heat Pipe with Long Heat Transfer Distance // Appl. Therm. Eng. 2021. V. 184. 116283.
  10. Mitomi M., Nagano H. Long-distance Loop Heat Pipe for Effective Utilization of Energy // Int. J. Heat Mass Transfer. 2014. V. 77. P. 777.
  11. Nakamura K., Odagiri K., Nagano H. Study on a Loop Heat Pipe for a Long-distance Heat Transport under Anti-gravity Condition // Appl. Therm. Eng. 2016. V. 107. P. 167.
  12. Maydanik Y.F., Fershtater Y.G., Pastukhov V.G., Vershinin S.V., Goncharov K.A. Some Results of Loop Heat Pipe Development, Tests and Application in Engineering // 5th Int. Heat Pipe Symp. Melbourne, Australia, 1996. P. 406.
  13. Goncharov K., Kolesnikov V. Development of Propylene LHP for Spacecraft Thermal Control Systems // 12th Int. Heat Pipe Conf. Moscow, Russia, 2002. P. 171.
  14. Ku J., Ottenstein L., Rogers P., Cheung K. Effect of Pressure Drop on Loop Heat Pipe Operating Temperature // 12th Int. Heat Pipe Conf. Moscow, Russia, 2002. P. 153.
  15. Jasvanth V.S., Adoni A.A., Jaikumar V., Ambirajan A. Design and Testing of an Ammonia Loop Heat Pipe // Appl. Therm. Eng. 2017. V. 111. P. 1655.
  16. Zhao Ya., Yan T., Liang J. Experimental Investigation on Thermal Characteristics of Long Distance Loop Heat Pipes // J. Therm. Sci. 2022. V. 31. P. 741.
  17. Чернышева М.А., Майданик Ю.Ф. Моделирование тепломассопереноса в цилиндрическом испарителе контурной тепловой трубы с прямоугольным интерфейсом // ТВТ. 2021. Т. 59. № 3. С. 362.
  18. Кусков Г.В. Структура, свойства и получение высокопористых материалов для антигравитационных тепловых труб. Дис. … канд. техн. наук. Свердловск, 1986. 181 с.
  19. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. М.: Машиностроение, 1992. 672 с.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Schematic diagram of the LTT.

Download (89KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Scheme of LTT (a) and evaporator with location of thermocouples (b).

Download (211KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. External appearance of the KTT.

Download (164KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Dependences of the maximum thermal load on the pore radius at different steam temperatures: 1 – Tv = 0°C, 2 – 20, 3 – 40, 4 – 50.

Download (70KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Pressure losses in the LTT at H = 0 m (a), 1.1 (b), 2 (c).

Download (100KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Dependences of the heat source temperature on the heat load at H = 0 m (1), 1.1 (2), 2 (3).

Download (74KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Temperature distribution in the LHP depending on the thermal load at Tcool = 20°C and H = 0 m: 1 – Ths, 2 – Tv1, 3 – Tc, 4 – Tcc, 5 – Tl2.

Download (78KB)
Indexing metadata
9. Fig. 8. Dependences of steam temperature on heat load at H = 0 m (1), 1.1 (2), 2 (3); markers – experiment, curves – calculation.

Download (82KB)
Indexing metadata
10. Fig. 9. Dependences of thermal resistance on thermal load at H = 0 m (a), 1.1 (b), 2 (c): 1 – Rsys, 2 – RLHP, 3 – Rj, 4 – Rc.

Download (144KB)
Indexing metadata
11. Application
Download (344KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences