В паровом канале вертикального термосифона

ПОНОМАРЁВ К.О., БАТИЩЕВА К.А., ПРИМАК А.Д., ТПУ, г. Томск

Науч. рук. канд. техн. наук, доцент ФЕОКТИСТОВ Д.В.

Термосифоны являются эффективными и перспективными для применения теплопередающими устройствами, реализующими в процессе своей работы естественную циркуляцию теплоносителя. Термосифоны могут быть использованы в системах охлаждения различного теплообменного оборудования (масляные трансформаторы, авиационные аккумуляторные батареи и т.д.), передавать значительные тепловые потоки, работая в автономном режиме. Поэтому к экспериментальным исследованиям таких систем отвода энергии в настоящее время вызван большой интерес.

Известно, что эффективность работы термосифона можно оценить по перепаду температур в паровом канале, но существуют такие режимы работы термосифона, при которых происходят периодические выбросы теплоносителя из зоны нагрева в зону охлаждения. Используя малоинерционные и высокоточные устройства, можно зарегистрировать температурные возмущения (флуктуации) в паровом канале термосифона, наличие которых является фактором, сопровождающимся нестабильной работой и снижением теплопередающих характеристик термосифона. Несмотря на значительное количество экспериментальных исследований в этой области, условия, при которых возникают температурные возмущения, не установлены.

Целью работы является экспериментальное исследование температуры в паровом канале вертикального термосифона.

Экспериментальные исследования проводились на установке, принцип работы которой подробно описан в статье [1]. Измерение температуры в паровом канале проводилось откалиброванными термопарами типа K (OMEGA 5TC–TT–K–40–36), погрешность которых для исследуемых диапазонов температур (20 – 120 °С) составляет 0,1 °С. Сигнал с термопар поступал на аналоговый преобразователь National Instruments 9214 (NI 9214), паспортная точность которого составляет
0,01 °С для термопар типа К, опрос датчика – 0,96 секунд. Абсолютная погрешность измерений температур данной системы составляет 0,1005 °С.

Согласно анализу зависимостей (рис. 1) установлено, что существуют нестабильности температурных полей в паровом канале термосифона.

(а) (б)

Рис. 1. Температурные возмущения в нижней 1 и верхней 2 частях парового канала. Объем заполнения испарительной части термосифона дистиллированной водой:
а) 20 мл; б) 30 мл

Температурные (флуктуационные) возмущения можно объяснить конвективными потоками, которые возникают при испарении дистиллированной воды.

Определено, что с увеличением заполнения двухфазного термосифона возрастает период флуктуаций: при работе термосифона с объемом жидкости 20 мл он составил 184 сек, при 30 мл – 212 сек. Амплитуда колебаний в верхней части парового канала составляла 0,7 °С и 0,6 °С при объеме заполнения 20 мл и 30 мл соответственно.

Таким образом, в процессе экспериментального исследования температуры в паровом канале вертикального термосифона зарегистрированы температурные возмущения, которые, возможно, зависят от объема заполнения испарительной части термосифона.

Работа проведена в институте теплофизики СО РАН при финансовой поддержке гранта РНФ (проект номер 15-19-10025).

Литература

1. Ponomarev K.O., Orlova E.G., Nurpeyis A.E. Experimental study of thermosyphon operation when cooling the condensation part by drop irrigation // MATEC Web of Conferences. - 2017 - Vol. 92, Article number 01006. - p. 1-4.

УДК: 532.64