Глава 1. Обзор теории и практики применения термосифонов 8
1.1. Устройство и принцип работы термосифонов 8
1.2. Особенности термосифонов 12
1.3. Опытные конструкции термосифонных теплообменников и
результаты их применения 14
Вывод по первой главе 16
Глава 2. Лабораторный стенд для исследования характеристик теплообменных сборок низкотемпературных вакуумированных закрытых двухфазных гравитационных тепловых труб (термосифонов) 18
2.1. Конструкция лабораторной установки 19
2.2. Расчет характеристик теплообменника 23
2.2.1. Расчет предельного теплового потока испарительной части
термосифона по внутренним ограничениям 24
2.2.2. Расчет предельного теплового потока конденсаторной части
термосифона по внутренним ограничениям 26
2.2.3. Расчет предельного теплового потока термосифона по внешним
ограничениям 29
2.2.4. Компьютерное моделирование наружного теплообмена 33
2.2.5. Теплопотери через корпус 35
2.2.6. Экспериментальные исследования 37
Выводы по второй главе 43
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 45
Список использованных источников 47
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Результаты моделирования 49
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Графики температур теплоносителя 51
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Показания термодатчиков и водомеров 55
Несмотря на наличие неоспоримых достоинств, а также значительное количества патентов и работ в сфере применения тепловых труб и термосифонов и теплообменников на их основе, данные устройства получили широкое распространение только в микроэлектронике, космической и, в меньшей мере, криогенной и гелиотехнике. На взгляд автора данной работы, это связано с тем, что до сих пор все исследования сводились к попыткам использования термосифонов в области высоких температур и давлений и определяет актуальность темы магистерской диссертации (МД).
Цель диссертационного исследования - на основе анализа теории и практики применения термосифонов разработать лабораторный стенд и рассмотреть с его помощью перспективы использования и особенности работы закрытых вакуумированных термосифонов в области невысоких температур и давлений внешних сред, а также различных отрицательных внутренних давлений.
Объект исследования - процесс работы закрытых двухфазных вакуумированных термосифонов в области невысоких температур и давлений внешних сред, а также различных отрицательных внутренних давлений.
Предмет исследования - разработка лабораторного стенда для анализа бесфитильных гравитационных двухфазных испарительных закрытых вакуумированных тепловых труб.
Для достижения цели МД необходимо решить следующие задачи:
1) проанализировать принципы работы и устройство термосифонов и теплообменников;
2) разработать и изготовить лабораторный стенд, позволяющий измерять режимы работы термосифонных сборок в условиях различных температур внешних сред и режимов обтекания, а также различных внутренних давлений.
3) изготовить экспериментальную термосифонную сборку и провести
испытания.
4) проанализировать результаты лабораторных испытаний.
Магистерская диссертация состоит из введения, двух глав, заключения, списка использованных источников, состоящего из 22 наименований, иллюстрирована 13 рисунками, 8 таблицами.
Сопоставление полученных результатов магистерской диссертации с её
задачами позволяет сделать следующие выводы:
• проанализированы особенности работы вакуумированных двухфазных термосифонов, их ограничения и особенности работы, а также теплообменников на их основе;
• разработан и изготовлен лабораторный стенд, позволяющий изменять режимы и измерять эффективность работы термосифонных сборок в условиях различных температур внешних сред и режимов обтекания, а также различных внутренних давлений;
• изготовлена экспериментальная термосифонная сборка и проведены испытания;
• проведен анализ результатов лабораторных испытаний.
Данные выводы позволяют констатировать, что задачи магистерской диссертации решены и её цель достигнута.
Практическая значимость полученных результатов состоит в подтверждении теплофизических характеристик термосифонных
теплообменников на уровне не ниже теоретически предсказуемого и возможности использования полученных результатов для конструирования опытных и промышленных образцов теплообменников для использования в качестве подогревателей ГВС.
Научная значимость результатов магистерской диссертации состоит в расширении представлений об анализе и компиляции методов теоретического предсказания теплофизических свойств термосифонных сборок и новизне предложенного экспериментального подхода к изучению свойств теплообменников на базе термосифонов.
В качестве дальнейшего развития полученных в рамках магистерской диссертации результатов можно предложить проведение широкого набора исследований на разработанной установке термосифонных сборок различной конфигурации в различных режимах - при различных температурах, давлениях и
условиях обтекания для повышения общего коэффициента теплопередачи теплообменника, проведения экспериментов по достижению кризиса теплообмена в результате дисбаланса теплоподвода и теплоотвода, а также усовершенствования установки для исследования работы сборок в условиях турбулентного режима течения жидкости снаружи термосифонов и создания на их основе опытной конструкции для экспериментальной эксплуатации в реальных условиях.
