Розрахунок теплової труби

Класична теплова труба

,

Загальний термічний опір теплової труби повинен бути завжди на низькому рівні; ∆T – незначна, Q – висока.

Але для підтримання такого співвідношення існує ряд обмежень:

1)Для того щоб теплова труба мала максимальний капілярний тиск має бути більшим ніж повний перепад тиску в трубі

ΔP_max > ΔP

Цей повний перепад тиску складається з 3-х складових: •р_e – перепад тиску, який потрібний для повернення рідини з зони конденсації в зону випаровування.

•р_v – для забезпечення руху пари від випаровування до конденсатора.

•р_g – гравітаційний перепад тиску.

– для правильної роботи

Якщо ця умова е виконується, гніт теплової труби висихає і теплова труба не працює.

Виходячи з цього рівняння повинен бути забезпечений максимальний тепловий потік, який подається в зону випаровування. Він формує капілярне обмеження 2)В процесі роботи теплової труби рухається пара, швидкість може сягати звукового рівня, для меж? будуть проходити вже інші процеси, необхідно буде враховувати стисливість робочої рідини. Має місце звукове обмеження. 3)При низьких температурах роботи труби тиск пари в зоні випаровування теж буде низьким, як наслідок перепад тиску між зонами не забезпечує подолання в’язкісних і гравітаційних сил, що теж погано вплине на роботу труби. Виникає в’язкісне обмеження. 4)При високих теплових потоках, коли швидкість пари значно зростає, пара частково затримує рух рідини і навіть повертає її назад в конденсатор. Обмеження – захват рідини. 5)Коли температура висока – випаровування відбувається дуже інтенсивно, що пара (блокує) утворює парову подушку в зоні випаровування блокуючи роботу теплової труби.

Всі зазначені обмеження утворюють робочу зону тепловох труби,яку необхідно враховувати під час розрахунку. РИС

Основні положення, які дозволяють визначити основні (перепади тиску) складові перепаду тиску у тепловій трубі:

1)Поверхневий натяг рідини і поверхнева енергія.

Молекули рідини притягуються одна до одної, молекула в середині рідини притягується молекулами розташованими з усіх боків біля неї і тому результуюча сила цього притяжіння дорівнює 0, буде скомплексована.

Молекула на поверхні рідини притягуються тільки молекулами рідини розташованими поруч, або нижче. Через це ця молекула буде відчувати нескомпенсовану результуючу силу – вниз.

Таким чином для того щоб вивести молекулу з глибини на поверхню, тобто збільшити поверхню рідини треба здійснити певну роботу над рідиною. Енергія затрачена на виконання цієї роботи збільшення енергії поверхнева енергія. Питома величина цієї енергії на одиницю площі поверхні Т_е.

Розглядаючи контур рамки з однією рухомою стороною (на якій плівка) можна записати відповідне співвідношення :

2 – тому що плівка має два поверхневі шари

Якщо через величину Т позначити силу, що приходиться на одиницю довжини кожної з двох поверхонь, то тоді

Ця величина Т називається поверхневим натягом; є у довідниках, фізична властивість рідини.

Я кщо рідина контактує з твердим тілом, то на молекули розташованих біля твердої поверхні крім результуючих сили з боку молекули рідини діє відповідно сила з боку твердого тіла. В наслідок цього маємо 2 випадки:

Наслідком цього ефекту є підняття рідини в капілярі.

Відповідно змочений та не змочений випадки.

Р озглянемо точку

Для того, щоб рідина змочувала тверде тіло: Умова змочування:

(гострий кут)

(тупий кут)