Контурная тепловая трубка

Контурная тепловая труба (КТТ) — это двухфазное устройство теплопередачи, которое использует капиллярное действие для отвода тепла от источника и пассивного перемещения его в конденсатор или радиатор . КТТ похожи на тепловые трубки , но имеют преимущество в том, что могут обеспечивать надежную работу на больших расстояниях и работать против силы тяжести. Они могут переносить большую тепловую нагрузку на большие расстояния с небольшой разницей температур. ^{[1] [2]} Различные конструкции КТТ, начиная от мощных, больших КТТ до миниатюрных КТТ ( микроконтурная тепловая труба ), были разработаны и успешно используются в широкой сфере применения как наземных, так и космических.

Наиболее распространенными хладагентами, используемыми в LHP, являются безводный аммиак и пропилен . ^[3] LHP изготавливаются путем тщательного контроля объемов резервуара, конденсатора, а также паровых и жидкостных линий, чтобы жидкость всегда была доступна для фитиля. Объем резервуара и заряд жидкости устанавливаются таким образом, чтобы в резервуаре всегда была жидкость, даже если конденсатор, паровая и жидкостная линии полностью заполнены.

Обычно в фитиле необходимы небольшие размеры пор и большая капиллярная насосная способность. При проектировании тепловой трубы или контурной тепловой трубы необходимо соблюдать баланс между насосной способностью фитиля и проницаемостью фитиля. ^{[ необходима цитата ]}

В тепловой трубе контура сначала тепло поступает в испаритель и испаряет рабочую жидкость на внешней поверхности фитиля. Затем пар стекает по системе канавок, а затем идет в испаритель и паропровод к конденсатору, где он конденсируется, поскольку тепло отводится радиатором . Двухфазный резервуар (или компенсационная камера) на конце испарителя специально разработан для работы при несколько более низкой температуре, чем испаритель (и конденсатор). Более низкое давление насыщения в резервуаре вытягивает конденсат через конденсатор и линию возврата жидкости. Затем жидкость поступает в центральную трубу, где она питает фитиль . Вторичный фитиль гидравлически связывает резервуар и первичный фитиль. ^{[ необходима цитата ]}

Контурные тепловые трубы преодолевают некоторые недостатки обычных тепловых труб, которые, будучи превосходными устройствами для теплопередачи, в основном ограничиваются передачей относительно небольших тепловых нагрузок на относительно короткие расстояния, когда испаритель и конденсатор находятся на одном горизонтальном уровне. Это ограничение со стороны тепловых труб в основном связано с большими потерями давления, связанными с потоком жидкости через пористую структуру, присутствующую по всей длине тепловой трубы, и вязким взаимодействием между паровой и жидкой фазами, также называемыми потерями на унос. Для приложений, связанных с передачей больших тепловых нагрузок на большие расстояния, тепловые характеристики тепловых труб сильно страдают от увеличения этих потерь. По той же причине обычные тепловые трубы очень чувствительны к изменению ориентации в гравитационном поле. Для неблагоприятных наклонов в конфигурации испаритель-над-конденсатором потери давления из-за массовых сил в гравитационном поле добавляются к общим потерям давления и дополнительно влияют на эффективность процесса теплопередачи.

В связи с этими ограничениями были предложены различные решения, предполагающие структурные модификации традиционной тепловой трубы. Некоторые из этих модификаций включают артериальные трубки со значительно низким гидравлическим сопротивлением для возврата жидкости к источнику тепла (артериальные тепловые трубы), а другие обеспечивают пространственное разделение паровой и жидкой фаз рабочего тела на участке транспортировки (раздельные линейные тепловые трубы).

Хотя эти новые формы тепловых трубок способны передавать значительные тепловые потоки и могут увеличивать длину теплопередачи, они остаются очень чувствительными к пространственной ориентации относительно гравитации. Чтобы расширить функциональные возможности двухфазных систем для приложений, включающих в себя иначе неработающие склоны в гравитации, преимущества, предоставляемые пространственным разделением транспортной линии и использованием некапиллярных артерий, объединены в петлевой схеме. Эта схема позволяет создавать тепловые трубы с более высокими характеристиками теплопередачи, сохраняя при этом нормальную работу в любой направленной ориентации. Петлевая схема составляет основу физической концепции двухфазных петель (TPL).

Контурные тепловые трубы были запатентованы в СССР в 1974 году Юрием Ф. Герасимовым и Юрием Ф. Майдаником (авторское свидетельство № 449213), все из бывшего Советского Союза . Патент на КТТ был подан в США в 1982 году (Патент № 4515209).

Первое космическое применение произошло на борту российского космического корабля в 1989 году. В настоящее время LHP широко используются в космосе на борту спутников, включая: российские космические аппараты «Гранат», «Обзор», спутники связи HS 702 компании Boeing (Hughes) , китайский метеорологический спутник FY-1C , спутник NASA ICESat . ^[4]

LHP были продемонстрированы на космическом челноке NASA в 1997 году с STS-83 и STS-94 . ^{[ необходима ссылка ]}

Контурные тепловые трубки являются важными частями систем охлаждения электронных компонентов.

• Тепловая трубка
• Термосифон

• Технология тепловых трубок Thermacore, Inc. Loop, получено 25.05.2010
• Эксплуатационные характеристики контурных тепловых трубок
• ПАРАМЕТРИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И АНОДНОГО СВАРИВАНИЯ CPS ДЛЯ ПРИЛОЖЕНИЙ LHP
• Контурные тепловые трубки, двухфазное терморегулирование, получено 2016-11-17
• Оптимизация конструкции контурной тепловой трубы [2]