Toplotne cevi - lastnosti in obseg
Za najučinkovitejši prenos energije iz hladilnega sredstva na potrošnika se uporabljajo toplotne cevi. Ti vam omogočajo prevoz različnih vrst hladilne tekočine z najnižjo temperaturno izgubo. V tem članku si podrobneje ogledamo značilnosti teh naprav in njihovo področje uporabe.
Značilnosti toplotne cevi
Načelo delovanja
Načelo delovanja toplotnih cevi je, da pride do prenosa energije zaradi izhlapevanja in nadaljnje kondenzacije tekočine. Da bi razumeli, kako se to dogaja v praksi, je treba predstavljati zaprt posodo iz kovine z dobro toplotno prevodnostjo in napolnjeno z nekaj vode.
Postopki prenosa toplote v njem so naslednji:
- Pri segrevanju enega dela posode se voda v njej spremeni v paro.
- Z izpuščanjem tekočine vodna hlapa pade na ohlajeno površino, zaradi česar pare spet preide v tekoče stanje in se odteče nazaj na prvotno mesto.. V tem primeru se skozi stene kovinskega rezervoarja izpušča velika količina toplotne energije.
- Ohlajena voda se ponovno segreje in postopek se ponovi..
Ta oblika se imenuje termosifon. Čeprav to ni toplotna cev, pa je načelo delovanja enako.
Bodite pozorni! Termosifon lahko deluje tako, kot bi moral biti le, če je kondenzacijsko območje nameščeno nad območjem izhlapevanja. To zagotavlja vrnitev kondenzata na mesto ogrevanja.
Grover Heat Pipe
Najenostavnejši načrt toplotne cevi je naslednji:
| Stanovanje | Mora biti iz materiala, ki dobro izvaja toploto. Poleg tega je pomembna zahteva za telo njegova trdnost, tako da lahko zagotovi zanesljivo tesnost. Kot material za to se običajno uporabljajo različne zlitine različnih kovin, pa tudi keramika ali steklo za cevi. Vrsta primera je odvisna od vrste primera. |
| Delovno okolje | Je tekoča snov (hladilno sredstvo), ki se lahko na delovno temperaturo premakne v plinasto stanje. |
| Wick | Trden material s porami, skozi katere se tekočina skozi kapilare premika od enega dela cevi do druge. |
Zgornja naprava se imenuje toplotna cev Grover. Ta znanstvenik leta 1963 je izboljšal zasnovo termosifona, v katerem tekočina teče po gravitaciji. V Groverjevi toplotni cevi se tekočina premika po kapilarnem načinu.
Da bi ta sistem deloval, so delovnemu tekočinu predložene naslednje zahteve:
- Prehodna točka tekočinske pare mora biti v temperaturnem območju, v katerem deluje naprava.
- Tekočina se ne sme toplotno razgraditi.
- Material za pletenje in telo cevi je potrebno navlažiti s tekočino.
Različne tekočine se lahko uporabljajo kot tekoče tekočine v tekoči fazi:
- Amonijak;
- Utekočinjen helij;
- Aceton;
- Voda;
- Živo srebro;
- Srebrn;
- Natrij.
Kar zadeva stenj, potem, kot je omenjeno zgoraj, ta element zagotavlja gibanje tekočine pod vplivom kapilarnih sil. Glavna zahteva za ta material - zagotovitev enakomernega gibanja delovne tekočine skozi kapilare.
Najpogosteje se uporablja kot stenj:
- Kovinska mreža;
- Kovinske felts;
- Kovinski kupi;
- Twill tkanine itd.
Na prvi pogled se lahko zdi, da je ta naprava precej preprosta, tehnični izračun pa lahko izvedejo samo strokovnjaki. Dejstvo je, da je za njegovo učinkovito delo potrebno izbrati pravi material, njegovo učinkovitost in velikost. Zato je malo verjetno, da boste lahko izvajali toplotne cevi z lastnimi rokami, vendar se lahko toplotni sifon naredi neodvisno.
Prenos toplotne energije v takšne naprave se lahko izvede na več načinov:
- Uporaba odprtega ognja;
- V neposrednem stiku z ogrevano snovjo;
- Električni tok;
- Infrardeče sevanje.
Bodite pozorni! Edina vrednost, ki omejuje toplotno kapaciteto naprave, je toplotna odpornost njenega telesa.
Moram reči, da so funkcije Groverovih toplotnih cevi precej raznolike, vendar je njihova glavna naloga prenos toplotne energije iz enega dela cevi na drugo. Kar se tiče temperature delovnega okolja, navodila za njihovo uporabo omogočajo doseg od 0 stopinj Celzija do tisoč stopinj.
Vgrajene toplotne cevi
Z razvojem tehnologije so bile Groverove toplotne cevi izboljšane - posebne obodne cevi so zamenjale stenj.
Prednost tega oblikovanja je:
- Zanesljivost pri delu;
- Enostavnost;
- Višja raven prenosa toplote;
- Dobra prilagoditev različnim pogojem delovanja;
- Trajnost;
- Značilnosti zmogljivosti se ohranijo v vseh prostorskih položajih, zaradi česar je takšna toplotna cev brez težav nameščena z lastnimi rokami.
Pravzaprav so konture enake kapilare, vendar imajo velike velikosti. Zaradi njihovih lastnosti pri prenosu toplote so cevi superprevodniki toplotne energije.
Obseg sodobnih toplotnih cevi
Obseg uporabe toplotnih cevi je precejšen:
- Prenos toplote z minimalnimi stroški za različne objekte in zgradbe.
- Mnogi hladilni sistemi, vključno s hladilniki, so narejeni na podlagi toplotnih cevi.
- Odstranjevanje toplote v različnih mikroelektronskih napravah, še posebej toplotnih cevi, se pogosto uporabljajo v osebnih računalnikih.
- Medicina
- Vesoljska industrija.
- Popoln komplet termostatov in drugih naprav, podobnih namenu.
- Konstrukcija v pogojih permafrosta.
- V kmetijstvu, ob zagotavljanju toplote rastlinjakov itd.
- Ta naprava je potreben del termičnih stikal in diode.
- Lahko se uporablja tudi toplotna cev za ogrevanje stanovanjskih in industrijskih prostorov.
Moram reči, da so značilnosti sodobnih toplotnih cevi precej impresivno:
| Območje delovanja | Od 4 do 2300 K |
| Moč prenosa toplote | Do 20 kW na kvadratni centimeter |
| Delovni vir | Več kot 20 tisoč ur. |
Tukaj so morda vse glavne točke, na katere lahko na kratko govorite o toplotnih ceveh. (Glej tudi članek Distribucija ogrevalnih cevi: funkcije.)
Zaključek
Iz videoposnetka v tem članku lahko dobite več informacij o tej temi. Upoštevamo tudi, da se toplotne cevi široko uporabljajo v sodobni proizvodnji, ogrevalnih sistemih in številnih drugih panogah. To je posledica oblikovalskih značilnosti izdelkov, ki zagotavljajo učinkovit prenos delovnih tekočin z visoko učinkovitostjo.