Масоконвективні співвідношення

Як знаходити коефіцієнт масовіддачі?

І спосіб. Визначити коефіцієнт внутрішнього тертя, або тепловіддачі і використати аналогію Чілтона-Колбурна.

ІІ спосіб. Підібрати рівняння для Nu для даної геометрії і даних граничних умов. Замінити .

Перший спосіб є більш зручним, а другий спосіб має перевагу з очки зору загальної точності.

Теплові труби

Теплова труба – пристрій зазвичай з високою теплопровідністю. Щоб зрозуміти її, можна порівняти з термосифоном.

Принцип дії термосифона

Термосифон представляє собою трубу, яка містить кількість води з якої відкачене повітря і вона щойно закрита. Нижній кінець труби нагрівається що спричинює випаровування води і рух водяної пари у холодному кінці труби, де вона конденсується. Утворений конденсат стікає під дією гравітаційної сили в гарячу частину труби.

На подібному принципі працює теплова труба. Завдяки великій теплоті пароутворення навіть при невеликій різниці температур між кінцями термосифону може бути передача значна кількість теплоти.

Таким чином термосифон і труба мають велику ефективну теплопровідність. Приведений недолік термосифону полягає у залежності від напрямку гравітаційної сили. Тобто, зона випаровування повинна бути завжди нижче за зону конденсації. Теплова труба за принципом дії подібне до термосифона але по її внутрішній поверхні закріплений гніт(фитиль).

Завдяки цьому конденсат може бути переміщений за допомогою капілярних сил з зони конденсації в зону випаровування. Таким чином робота трубки не залежить від розташування трубки в просторі.

Конструктивна схема теплової труби

Гніт;

Стінка труби;

Повернення рідини через гніт;

Пара;

Ділянка випаровування;

Адіабатна ділянка;

Ділянка конденсації.

Термін тплової труби поширюється також на всі пристрої яких поверхня конденсату здійснюють іншими способами.

Методи повернення конденсату:

Гравітація(термосифон);

Капілярні сили(стандартна теплова труба);

Доцентрова сила (труба, що обертається, «обертальна»);

Електростатичні сили(електродинамічна трубка);

Електромагнітна сила(магнітогідродинамічна теплова труба);

Осмос(осмотична теплова труба);

Крім секцій випаровування і конденсації теплова труба має також адіабатну ділянку, яка розділяє ці секції.

Т еплова труба може використовуватись як трансформатор теплового потоку.

Приклад: циліндрична теплова труба з робочою рідиною(вода) при буде мати теплопровідність в сотні разів більшу ніж теплопровідність міді, тепле передаючу здатність теж може бути дуже високою. Наприклад літієва теплова труба.

Літієва труба при температурі може передати тепловий потік 10÷20 кВт на 1 см². При відповідному виборі робочої рідини і матеріалу корпуса теплова труба може спрацьовувати в діапазоні робочої температури 4К÷2300К

Теплові труби характеризуються(класично)

Дуже висока ефективна теплопровідність;

Здатність працювати як трансформатор теплової труби;

Ізотермічність поверхні при низькому термічному опорі;

Поверхня конденсації працює фактично за постійною температурою. Якщо в певному місці виникає певна місцева втрата теплового потоку, то кількість конденсуючої пари в цьому місці збільшується і температурно повертається на попередні лінії.

Спеціальні типи теплових труб можуть мати наступні характеристики:

Змінний термічний опір(Газорегулююча теплова труба).

Така теплова труба підтримує температуру теплового джерела на одному рівні при зміні кількості підведеної теплоти в широких межах. Цього можна досягти підтримуючи постійний тиск у труби і в той час змінюють площу поверхні конденсації( зручним способом регулювання площі є газове регулювання).

Теплова труба під'єднується до газового резервуару зі значно більшим об’ємом ніж об’єм теплової труби.

В резервуарі надходить газ під тиском який дорівнює тиску насиченої пари. При нормальній роботі труби, пара буде відтісняти інертний газ у свій резервуар і поверхня розділу пара-газ знаходитиметься в певному місці ділянки конденсації.

Припустимо що теплова труба приведена до труби – збільшується. Це приводить до того що температура насичення пари зростає, значить і зростає і тиск насиченої пари. Зростання тиску пари спричиняє витіснення або додаткове витіснення інертного газу зони конденсації, як наслідок буде збільшуватись площа конденсації.

Однонапралена проводимість(провідність).

Тепловий діод або тепловий вимикач проводить теплоту тільки в одному напрямку, а тепловий вимикач забезпечує увімкнення, вимикання теплової труби.

Кільцева теплова труба(контурна т9т)ю

Вона включає в себе випаровування і конденсатор як і класична труба, але парова рідинна лінії розділені між собою. Що забезпечує відсутність впливу руху пари на рух рідини.