Características básicas del principio del tubo de calor
Un tubo de calor es un elemento de transferencia de calor que depende del cambio de fase de su líquido de trabajo interno para transferir calor. Tiene las siguientes características básicas.
(1) Alta conductividad térmica El interior del tubo de calor depende principalmente del cambio de fase de vapor y líquido del líquido de trabajo para la transferencia de calor. La resistencia térmica es muy pequeña, por lo que tiene una alta conductividad térmica. En comparación con metales como la plata, el cobre y el aluminio, los tubos de calor pueden transferir varios órdenes de magnitud más de calor por unidad de peso. Por supuesto, la alta conductividad térmica también es relativa. Las diferencias de temperatura siempre existen y no pueden violar la segunda ley de la termodinámica. Además, la capacidad de transferencia de calor de los tubos de calor está limitada por varios factores y existen algunos límites de transferencia de calor; de los heatpipes El rendimiento es muy bueno y no hay mucha mejora en la dirección radial (a excepción del heatpipe radial).
(2) El vapor en la cavidad interna del excelente tubo de calor isotérmico está en un estado saturado. La presión del vapor saturado depende de la temperatura de saturación generada por el vapor saturado que fluye. La sección de evaporación a la sección de condensación es muy pequeña. Según la ecuación en termodinámica, la caída de temperatura también es muy pequeña, por lo que el tubo de calor tiene excelentes propiedades isotérmicas.
(3) El tubo de calor variable de densidad de flujo de calor puede cambiar de forma independiente el área de calentamiento de la sección de evaporación o de la sección de enfriamiento, es decir, ingresar calor con un área de calentamiento más pequeña y calor de salida con un área más grande. área de enfriamiento, o la tubería de calor puede Un área de transferencia de calor más grande ingresa calor y un área de enfriamiento más pequeña emite calor. Esto puede cambiar la densidad del flujo de calor y resolver algunos problemas de transferencia de calor que son difíciles de resolver con otros métodos.
(4) La dirección del flujo de calor debe ser reversible. Dado que la potencia de circulación interna de un tubo de calor con núcleo colocado horizontalmente es la fuerza capilar, cualquier extremo se puede utilizar como sección de evaporación cuando se calienta, mientras que el otro extremo se puede utilizar como sección de evaporación. El extremo puede disipar el calor hacia el exterior. Conviértase en la sección de condensación. Esta característica se puede utilizar para aplanar la temperatura de las naves espaciales y los satélites en el espacio, y también se puede utilizar en reactores químicos y otros dispositivos que primero liberan calor y luego lo absorben.
(5) Rendimiento del diodo térmico y del interruptor térmico Los tubos de calor se pueden convertir en diodos térmicos o interruptores térmicos. Los llamados diodos térmicos solo permiten que el flujo de calor fluya en una dirección y no en la dirección opuesta; interruptores térmicos Cuando la temperatura de la fuente de calor es superior a una determinada temperatura, el tubo de calor comienza a funcionar. Cuando la temperatura de la fuente de calor es inferior a esta temperatura, el tubo de calor no transfiere calor.
(6) Características de temperatura constante (tubo de calor controlable) La resistencia térmica de cada parte de un tubo de calor ordinario básicamente no cambia con el cambio de la cantidad de calentamiento, por lo tanto, cuando cambia la cantidad de calentamiento. , la temperatura de las partes restantes del tubo de calor también cambia. Sin embargo, la gente ha desarrollado otro tipo de tubo de calor, el tubo de conducción de calor variable, de modo que la resistencia térmica de la sección de condensación disminuye a medida que aumenta la cantidad de calentamiento y aumenta a medida que disminuye la cantidad de calor. Esto permite que el tubo de calor funcione cuando. la cantidad de calentamiento cambia significativamente, la temperatura del vapor cambia muy poco, logrando el control de temperatura. Esta es la característica de temperatura constante del tubo de calor.
(7) Adaptabilidad ambiental La forma del tubo de calor puede cambiar con las condiciones de la fuente de calor y la fuente de frío. El tubo de calor se puede convertir en un eje de motor, una pala de turbina de gas o una broca. , un bisturí, etc. El tubo de calor también se puede fabricar. Está hecho de un tipo separado para adaptarse al intercambio de calor a largas distancias o cuando el fluido caliente no se puede mezclar, el tubo de calor se puede utilizar en el suelo (campo de gravedad); o en el espacio (sin campo de gravedad).
La figura anterior muestra la forma de la interfaz vapor-líquido en el tubo de calor, el caudal másico de vapor, la presión y las tendencias cambiantes de la temperatura de la pared del tubo Tw y la temperatura del vapor Tv en el tubo a lo largo del tubo A lo largo de toda la longitud del tubo de calor, la diferencia de presión estática entre la fase de vapor y la fase líquida en la unión se equilibra con la diferencia de presión capilar local allí.
△Pc, cabezal capilar: es la fuerza impulsora para la circulación del líquido de trabajo dentro del tubo de calor. Se utiliza para superar la caída de presión △Pv del vapor que fluye desde la sección de evaporación hasta la condensación. El líquido condensado fluye desde la sección de condensación de regreso a la sección de evaporación. La caída de presión ΔPl y la caída de presión ΔPg causada por el campo de gravedad en el flujo de líquido (ΔPg pueden ser positivas, negativas o cero, dependiendo de la posición del. tubo de calor en el campo de gravedad).
Por tanto, △Pc≥△Pl △Pv △Pg son repuestos necesarios para el funcionamiento normal del heatpipe.