Теплові труби - особливості і область застосування

Для найбільш ефективної передачі енергії від теплоносія до споживача застосовують теплові труби. Вони дозволяють транспортувати різні види теплоносія з найменшими втратами температури. У даній статті ми детальніше розглянемо особливості цих пристроїв і область їх застосування.

Особливості теплової труби

Принцип дії

Принцип дії теплових труб полягає в тому, що передача енергії відбувається за рахунок випаровування і подальшої конденсації рідини. Щоб зрозуміти, як це відбувається на практиці, треба уявити замкнуту ємність, виконану з металу з хорошою теплопровідністю і заповнену деякою кількістю води.

Процеси передачі тепла виглядають в ній наступним чином:

• При нагріванні однієї частини ємності, вода в ній перетвориться в пар.
• Залишаючи рідина, водяні пари потрапляють на охолоджену поверхню, в результаті чого пар знову переходить в рідкий стан і стікає на колишнє місце. При цьому велика кількість теплової енергії відводиться через стінки металевого резервуара.
• Захолола вода знову нагрівається і процес повторюється.

Така конструкція називається термосифонного. Вона хоч і не є тепловою трубкою, однак, принцип роботи той же.

Зверніть увагу! Термосифон може працювати як належить тільки в тому випадку, якщо його зона конденсації розташована вище зони випаровування. Це забезпечує повернення конденсату на місце нагріву.

Теплова труба Гровера

Найпростіша конструкція теплової труби виглядає наступним чином:

Вищеописане пристрій називають тепловою трубою Гровера. Цей вчений в 1963 році удосконалив конструкцію термосифона, в якій рідина стікала самопливом. У тепловій трубі Гровера рідина переміщається капілярним способом.

Щоб дана система функціонувала, до робочої рідини висуваються наступні вимоги:

• Точка переходу «рідина-пар» повинна знаходитися в діапазоні температур, в якому працює пристрій.
• Рідина не повинна піддаватися температурному розкладанню.
• Матеріал гніту і корпус труби повинні смачиваться рідиною.

В якості робочих рідин можуть застосовуватися різні речовини в рідкій фазі:

• аміак;
• Зріджений гелій;
• ацетон;
• вода;
• ртуть;
• срібло;
• Натрій.

Що стосується гніту, то, як вже було сказано вище, даний елемент забезпечує переміщення рідини під дією капілярних сил. Основна вимога до цього матеріалу - забезпечення рівномірного руху робочої рідини по капілярах.

Найчастіше в якості гніту застосовують:

• Металеві сітки;
• Металеві повсть;
• Металеві стеки;
• Тканини саржевого плетіння тощо.

На перший погляд може здатися, що даний пристрій досить просте, однак, його технічний розрахунок можуть виконати тільки фахівці. Справа в тому, що для ефективної його роботи необхідно правильно підібрати матеріал, його робочі характеристики і розміри. Тому виконати теплові трубки своїми руками навряд чи вийде, а ось теплової сифон можна зробити і самостійно.

Передача теплової енергії в таких пристроях може здійснюватися кількома способами:

• За допомогою відкритого вогню;
• При безпосередньому контакті з нагрітим речовиною;
• Електричним струмом;
• Інфрачервоним випромінюванням.

Зверніть увагу! Єдиною величиною, лимитирующей теплову потужність пристрою, є теплова стійкість його корпусу.

Треба сказати, що функції теплових трубок Гровера досить різноманітні, однак основним їх завданням є передача теплової енергії з однієї частини труби в іншу. Що стосується температури робочого середовища, то інструкція по їх застосуванню допускає діапазон від нуля градусів за Цельсієм до тисяч градусів.

Контурні теплові трубки

З розвитком технологій, теплові труби Гровера були вдосконалені - на зміну гноті прийшли спеціальні контурні трубки.

Перевагою такої конструкції є:

• Надійність в роботі;
• простота;
• Більш високий рівень теплопередачі;
• Хороша адаптація до різних умов експлуатації;
• довговічність;
• Робочі характеристики зберігаються при будь-якому просторовому положенні, завдяки чому встановлюється така теплова труба своїми руками без будь-яких складнощів.

По суті, контури є такими ж капілярами, але мають більші розміри. В результаті їх якостей щодо передачі тепла, трубки є сверхпроводниками теплової енергії.

Область застосування сучасних теплових труб

Сфера застосування теплових труб досить обширна:

• Передача тепла з мінімальними витратами різних об'єктів і будівель.
• На основі теплових трубок виконані багато систем охолодження, в тому числі і холодильники.
• Відведення тепла в різних пристроях мікроелектроніки, зокрема, теплові труби найчастіше застосовуються в ПК.
• Медицина.
• Космічна промисловість.
• Комплектація термостатів та інших аналогічних за призначенням пристроїв.
• Будівництво в умовах вічної мерзлоти.
• У сільському господарстві, при забезпеченні теплом парників і т.д.
• Цей пристрій є обов'язковою деталлю теплових вимикачів і діодів.
• Також може використовуватися теплова труба для опалення житлових і виробничих приміщень.

Треба сказати, що характеристики сучасних теплових труб досить вражаючі:

Ось, мабуть, всі основні моменти, які можна коротко розповісти про теплових трубах. (Див. Також статтю Розведення труб опалення: особливості.)

висновок

З відео в цій статті можна отримати додаткову інформацію з даної теми. Також відзначимо, що теплові труби набули широкого поширення в сучасному виробництві, системах опалення та багатьох інших галузях. Це пов'язано з конструктивними особливостями виробів, які забезпечують ефективне транспортування робочих рідин, з високим коефіцієнтом корисної дії.