Izbor i projektiranje materijala radnog fluida i ljuske

Izbor i projektiranje materijala radnog fluida i ljuske

Izbor radne tekućine

Dobra radna tekućina treba imati sljedeća svojstva: ① visok kapacitet prijenosa topline; ② Umjereni tlak zasićene pare tijekom rada; ③ Mogućnost dugotrajne kompatibilnosti s materijalima jezgre i ljuske, sa stabilnim kemijskim sastavom i bez raspadanja; ④ Visoka toplinska vodljivost i dobra učinkovitost vlaženja. Izbor radne tekućine ovisi o zahtjevima upotrebe.

Korištenjem različitih radnih tekućina, toplinske cijevi mogu raditi u iznimno širokom rasponu temperatura. Prema temperaturnom rasponu, toplinske cijevi se mogu podijeliti na niskotemperaturne, srednje temperaturne i visokotemperaturne toplinske cijevi. Niskotemperaturna toplinska cijev odnosi se na toplinsku cijev s rasponom radne temperature od 4-200K. Korištenje helija kao radne tekućine može raditi na 4K. Vodik i neon mogu se koristiti u rasponu 20-30K. Ako je temperatura viša, raspoloživi radni fluidi su dušik i kisik. Uobičajeno korišteni radni fluidi u rasponu 100-200K uključuju metan, etan, F-13, itd. Karakteristika niskotemperaturnih radnih fluida je da su svi njihovi koeficijenti prijenosa vrlo mali, a njihov kapilarni porast koeficijenti su također vrlo mali. Kompatibilni su s općim inženjerskim materijalima, ali kada se koristi vodik kao radna tekućina, treba obratiti pozornost na problem vodikove krtosti (koroziju) materijala. Mnogi niskotemperaturni radni fluidi su zapaljivi i eksplozivni, a kada se čuvaju na sobnoj temperaturi nalaze se u superkritičnom stanju s visokim tlakom. Stoga se pri njihovoj uporabi moraju pridržavati sigurnosnih mjera. Srednjetemperaturna toplinska cijev odnosi se na toplinsku cijev koja radi u rasponu od 200-700K. Ovo je do danas najraširenija vrsta toplinske cijevi. Unutar ovog temperaturnog raspona voda ima najbolju toplinsku izvedbu i može se koristiti na temperaturama u rasponu od 350 do 500 K. Nedostatak je što nije kompatibilan s uobičajenim inženjerskim materijalima kao što su aluminij i čelik, a može biti kompatibilan samo s bakrom na dulje vrijeme. Štoviše, njegova visoka točka skrućivanja ograničava njegovu upotrebu. Međutim, posljednjih je godina postignut napredak u aspektu kompatibilnosti vodene faze čelika kroz opsežna istraživanja; Toplinske cijevi čelik/voda naširoko su korištene u povratu otpadne topline. U rasponu 200-350K za kontrolu temperature svemirskih letjelica i sustave klimatizacije, najbolja radna tekućina je amonijak, koji ima toplinske karakteristike odmah iza vode. Štoviše, može biti dugoročno kompatibilan s inženjerskim materijalima kao što su aluminij i čelik, i ima nisku točku skrućivanja, što ga čini naširoko korištenim u satelitima i svemirskim letjelicama. Aceton i metanol mogu se koristiti u rasponu od 300-400K, s nižim tlakom pare od amonijaka, i mogu se koristiti na višim temperaturama u usporedbi s amonijakom. Osobito metanol, njegova toplinska izvedba je druga iza amonijaka i ima dobru osjetljivost upravljanja, što ga čini vrlo korisnim u toplinskim cijevima kontroliranim plinom.

Www.superbheater.com