СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ТЕПЛОВЫХ ТРУБ

Полезная модель относится к теплотехнике, а именно к испытательному оборудованию контроля теплопередающих характеристик тепловых труб.
Основным параметром, характеризующим теплопередающие свойства тепловых труб и определяющим передаваемую тепловой трубой тепловую мощность, является коэффициент теплопередачи.
Известно устройство для контроля теплопередающих характеристик тепловых труб [1], в котором отводимый от оребренной области конденсации трубы тепловой поток, с помощью естественной конвекции охлаждающей среды, поворачивает подпружиненную крыльчатку на определенный угол. Сравнение величины этого угла с эталонным углом характеризует теплопередающую способность испытуемой тепловой трубы.
Известно устройство для контроля качества тепловых труб [2], в котором создаваемый вентилятором вдоль продольных осей воздуховода вихревой турбулентный воздушный поток обтекает оребренные участки конденсации тепловых труб, и измеряют температуру воздушного потока с помощью датчиков температуры.
Основным недостатком данных устройств является невысокая точность определения коэффициента теплопередачи тепловых труб, связанная с низкой теплоотдачей от оребренной поверхности тепловых труб к воздушному потоку.
Наиболее близким к заявляемому стенду для испытаний тепловых труб является принятый в качестве прототипа стенд для испытаний тепловых труб [3], в котором ввод охлаждающего теплоносителя (воды) в охладитель с размещенной в нем областью конденсации испытываемой тепловой трубы осуществляют перпендикулярно внешней поверхности тепловой трубы, с созданием слабовихревого течения вдоль образующей тепловой трубы.
Недостатком данного стенда является заметная систематическая погрешность определения коэффициента теплопередачи тепловой трубы, связанная с тем, что съем тепла в охладителе с внешней поверхности области конденсации тепловой трубы осуществляют потоком жидкости с недостаточной степенью завихренности.
Техническим результатом заявленной полезной модели является высокая точность определения коэффициента теплопередачи тепловых труб за счет создания принудительной вихревой закрутки теплоносителя в трех взаимно перпендикулярных осях.
Для достижения указанного выше технического результата предложен стенд для испытания тепловых труб, состоящий из вихревой камеры, расходомера, импульсного источника питания, звукового генератора, линий задержки. При этом, вихревая камера выполнена в виде полого корпуса с герметично установленными в ней тепловыми трубами, в поперечных стенках корпуса камеры установлены входной и выходной патрубки, на продольной стенке герметично установлены вовнутрь корпуса пьезопреобразователи, которые линиями задержки подсоединены к звуковому генератору, а вокруг вихревой камеры установлена магнитная система.
Сущность предлагаемого стенда поясняется чертежами, где на фиг.1 показан общий вид испытательного стенда, на фиг.2 вид на вихревую камеру сверху, при этом:
поз.1 - вихревая камера;
поз.2 - расходомер;
поз.3 - импульсный источник питания;
поз.4 - звуковой генератор;
поз.5 - линии задержки;
поз.6 - корпус;
поз.7 - тепловые трубы;
поз.8 - измерительный нагреватель;
поз.9 - входной патрубок;
поз.10 - выходной патрубок;
поз.11 - пьезопреобразователь;
поз.12 - датчик температуры;
поз.13 - магнитный сердечник;
поз.14 - электромагнитные катушки;
поз.15 - магнитное ярмо.
Стенд для испытания тепловых труб содержит вихревую камеру 1, расходомер 2, импульсный источник питания 3, звуковой генератор 4, линии задержки 5. Вихревая камера 1 выполнена в виде полого корпуса с крышкой 6 из немагнитного материала, со съемным днищем, в котором герметично установлены тепловые трубы 7, при этом область конденсации труб введена вовнутрь полого корпуса 6, а зона испарения снабжена измерительными нагревателями 8.
На поперечных стенках корпуса 6 вдоль оси X, установлены входной 9 и выходной 10 патрубки, причем во входном 9 патрубке установлен завихритель потока.
Входной 9 и выходной 10 патрубки корпуса, а также области конденсации и зоны испарения тепловых труб 7 снабжены датчиками температуры 12.
На продольной стенке корпуса 6 установлены, с герметичным введением вовнутрь корпуса, четыре пьезопреобразователя 11 на равном расстоянии от горизонтальной плоскости патрубков 9 и 10, которые через линии задержки подсоединены к звуковому генератору. Линии задержки выбраны таким образом, что каждая последующая линия задерживает сигнал на одну четверть периода колебаний.
Вокруг вихревой камеры 1 установлена магнитная система, состоящая из трех пар электромагнитных катушек 14 с сердечниками 13, продольные оси которых лежат в горизонтальной плоскости патрубков 9 и 10. Электромагнитные катушки 14 подсоединены к импульсному источнику питания 3. Для усиления магнитного поля магнитные сердечники 13 замкнуты магнитным ярмом 15.
Стенд для испытания тепловых труб работает следующим образом.
В теплоноситель добавляют мелкодисперсную магнитную фракцию с размером частиц не более 100 мк. Для предотвращения коррозии и возможной коагуляции частицы магнитной фракции покрывают ПАВ веществом, толщина слоя которого не превышает 30 Å. Содержание магнитной фракции в теплоносителе не превышает 1%.
Содержащий взвешенную магнитную фракцию теплоноситель, расход которого стабилизирован и измеряется расходомером 2, с постоянным контролируемым давлением подается во входной патрубок 9, из которого выходит в полость корпуса 6 с закруткой вдоль оси X.
На пьезопреобразователи 11 от звукового генератора 4 через линии задержки подается звуковой сигнал, создавая закрутку теплоносителя вдоль оси Y.
На три пары противоположных катушек индуктивности 14 с помощью импульсного источника питания подаются сдвинутые по фазе на 60° импульсы тока, создающие закрутку теплоносителя вдоль оси Z.
Принудительная вихревая закрутка в трех взаимно перпендикулярных направлениях при движении теплоносителя внутри вихревой камеры приводит к максимально возможной степени турбулизации потока теплоносителя при его заданном расходе и давлении. Тем самым теплоотдача от внешней поверхности областей конденсации тепловых труб в окружающий теплоноситель становится максимальной, что позволяет точно определять переданную тепловыми трубами тепловую мощность, а по ней коэффициент теплопередачи тепловых труб.
Измеряя перепад температуры во входном и выходном патрубках вихревой камеры, расход и давление теплоносителя, учитывая теплообмен с окружающей средой, определяют передаваемую в теплоноситель тепловую мощность испытываемых тепловых труб и коэффициент теплопередачи тепловых труб.
Список использованной литературы:
1. Патент SU №1318782 F28D 15/02 от 17.06.1985 г.
2. Патент SU №1506259 F28D 15/02 от 05.01.1989 г.
3. Патент SU №1455213 F28D 15/02 от 17.04.1986 г.