Тепловые трубы (ТТ)

Для охлаждения электротехнических устройств с целью повышения эфектривности их эксплуатации применяются следующие системы охлаждения:

1) воздушные;

2) жидкостные;

3) испарительные;

4) кондуктивные;

5) радиационные;

6) специальные и комбинированные (см.Дульнев Г.Н. «Тепло- и массообмен в РЭА. – М: Высш.шк., 1984).

К специальным системам охлаждения относят термоэлектрические устройства, вихревые и тепловые трубы и т.д. Тепловые трубы вообще могут использоваться для передачи энергии от одного приемника тепла к другому, расположенному на некотором расстоянии от первого.

Итак, тепловая труба – это устройство, предназначенное для переноса теплового потока с одного конца трубы в другой за счет использования скрытой теплоты фазового превращения теплоносителя, помещенного внутри герметичной ТТ.

На рис. схематическое изображение ТТ в форме круглого полого цилиндра с большим отношением длины L к диаметру d. Внутренняя поверхность трубы выложена капиллярно-пористой структурой (фитиль). Фитиль насыщен смачивающей жидкостью и граничит с паровым объемом г центральной части трубки. Капиллярно-пористая структура (фитиль) может представлять собой металлическую сетку, металловолокно, стеклоткань и т.д. Смачивающая жидкость является теплоносителем и в зависимости от уровня температуры в зоне источника а выбираются: жидкие металлы, ртуть, аммиак, вода, ацетон, спирт, фреон и т.п.

При подводе теплового потока к испарительной зоне а теплоноситель в этой части начинает испаряться и пары, пройдя транспортную зону б, поступают в противоположный конец трубы в - в конденсационную зону, где отводится теплота. Здесь пар конденсируется, и жидкость под действием капиллярных сил снова поступает по фитилю в зону испарения. При конденсации пара выделяется поток , который отводится в теплообменник. Между зонами испарения и конденсации возникают наибольшие температурные градиенты, а боковая поверхность в транспортной зоне б практически не меняет температуру, поэтому можно считать, что через зону б переносился весь поток, те есть .

Для охлаждения применяются также термосифоны, в которых в отличие от тепловых труб возврат конденсата происходит под действием сил гравитации. Необходимым условием работы термосифонов является наличие гравитационных сил и расположение зоны конденсации «в» над испарительной камерой.