1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Теплоэнергетика
  4. № 2, 2024

Теплоэнергетика, 2024, № 2, стр. 70-79

Разработка и исследование рабочих характеристик контурной тепловой трубы с увеличенным расстоянием теплопереноса

Ю. Ф. Майданик a, *, В. Г. Пастухов a, М. А. Чернышева a

a Институт теплофизики Уральского отделения РАН
620016 г. Екатеринбург, ул. Амундсена, д. 107а, Россия

* E-mail: lhtd@itpuran.ru

Поступила в редакцию 21.06.2023
После доработки 15.08.2023
Принята к публикации 30.08.2023

Аннотация

Задача энергоэффективного подвода и отвода тепла в системах теплового регулирования, нагрева и охлаждения весьма актуальна для многих отраслей техники. В статье представлены результаты разработки и исследования контурной тепловой трубы (КТТ) длиной 21 м, которая является пассивным теплопередающим устройством, работающим по замкнутому испарительно-конденсационному циклу с использованием капиллярного давления для прокачки теплоносителя. Эти устройства могут быть использованы в таких системах, где источник и сток тепла удалены один от другого на расстояние, измеряемое метрами и даже десятками метров, без применения дополнительных источников энергии. В устройстве имеются испаритель диаметром 24 мм с зоной нагрева длиной 188 мм, паропровод и конденсатопровод (внешний/внутренний диаметры 8/6 и 6/4 мм). В качестве конденсатора использован теплообменник типа “труба в трубе” длиной 310 мм, снабженный рубашкой охлаждения. Испытания проводились при горизонтальном положении КТТ. Тепло от конденсатора отводилось путем вынужденной конвекции смеси вода – этиленгликоль с температурой 20 и –20°С и расходом 6 дм3/мин. Тепловая нагрузка, подводимая к испарителю от электрического нагревателя, увеличивалась от 200 до 1700 Вт в первом случае и до 1300 Вт во втором. Температура пара на выходе из испарителя изменялась при этом соответственно от 25 до 62°С и от 24 до 30°С. Максимальный перепад его температуры по длине паропровода не превышал 4°С. Подобные устройства могут быть использованы в энергоэффективных системах утилизации низкопотенциального тепла, обогрева или охлаждения удаленных объектов, а также для равномерного распределения тепла по большой поверхности стоков тепла.

Ключевые слова: пассивные теплопередающие устройства, контурные тепловые трубы, испарение, конденсация, капиллярное давление, утилизация тепла, тепловая нагрузка, теплофизические свойства теплоносителя

Список литературы

  1. Maydanik Yu.F. Loop heat pipes // Appl. Therm. Eng. 2005. V. 25. Is. 5–6. P. 635–657. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2004.07.010

  2. Дан П.Д., Рей Д.А. Тепловые трубы. М.: Энергия, 1979.

  3. Пастухов В.Г., Майданик Ю.Ф., Ферштатер Ю.Г. Исследование рабочих характеристик водяной “антигравитационной” тепловой трубы большой длины // Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт. 1987. № 4. С. 142–146.

  4. Maydanik Yu.F., Chernysheva M.A., Pastukhov V.G. Investigation of thermal characteristics of high-capacity loop heat pipes after a long-term storage // Energy. 2014. V. 74. P. 804–809. https://doi.org/10.1016/j.energy.2014.07.053

  5. 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. 167–174. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2016.06.162

  6. Mitomi M., Nagano H. Long-distance loop heat pipe for effective utilization of energy // Int. J. Heat Mass Transfer. 2014. V. 77. Oct. P. 777–784. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2014.06.001

  7. Some results of loop heat pipe development, test and application in engineering / Y.F. Maydanik, Y.G. Fershtater, V.G. Pastukhov, S.V. Vershinin, K.A. Goncharov // Proc. of the 5th Intern. Heat Pipe Symposium. Melbourne, Australia, 17–20 Nov. 1996. P. 406–412.

  8. Zhao Y., Yan T., Liang J. Experimental investigation on thermal characteristics of long distance loop heat pipes // J. Therm. Sci. 2022. V. 31. Is. 3. P. 741–750. https://doi.org/10.1007/s11630-022-1439-6

  9. Пат. РФ на полезную модель № 7182 U1, кл. МПК-F24D. Устройство для обогрева / Ю.Ф. Майданик, М.А. Чернышева // Б.И. 1998. № 7.

  10. Пат. РФ на изобретение № 1776937, кл. МПК-F24J. Система солнечного теплоснабжения / К.А. Гончаров, Ю.Ф. Майданик, В.В. Двирный // Б.И. 1992. № 43.

  11. Zhao X., Wang Z., Tang Q. Theoretical investigation of the performance of a novel loop heat pipe solar water heating system for use in Beijing, China // Appl. Therm. Eng. 2010. V. 30. Is. 16. P. 2526–2536. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2010.07.002

  12. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям / под ред. М.О. Штейнберга. М.: Машиностроение, 1992.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Теплоэнергетика

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал