Есть у меня подозрение, переходящее в уверенность, что теплопроводность хладагента явно не влияет на эффективность системы в целом. Рассматривать следует ТТ в целом, а для этого считать три процесса:
1)Кипение
2) Перенос массы
3) Конденсация
И при кипении и при конденсации будет тепловой напор, поэтому тема "эффективный водоблок" к изучению обязательна. Теперь вопрос в другом. Нужно подобрать такой хладагент, который бы:
1) Имел хорошую теплопередачу при кипении ( каюсь, точно формулы сейчас не вспомню, в конспект лезть надо),
2) В паре имел бы малое гидродинамическое сопротивление,
3) Имел бы высокое значение теплопередачи при конденсации.
Опять же, есть подозрения, что первое условие противоречит третьему. Давление при кипении следует поддерживать возможно более низким, а при конденсации, более высоким. Но, т.к. поток пара направлен именно к зоне конденсации, а гидродинамика не идеальна, имеем проблему...
Сейчас, конечно, сильно загружен - сезонное повышение спроса ещё не закончилось, но ПОСТАРАЮСЬ сделать пару стендовых ТТ с разным диаметром, но одинаковыми ( гладкими) основаниями одинаковой площади. После чего, ближе к зиме, будет серия экспериментов...
Хочется получить суммарное значение теплового напора на трубе при различных нагрузках, температурах конденсации и хладагентах.

Сегодня сваял две тепловые трубы. Обе имеют 22мм внутренний диаметр и плоские основания.
Вопрос всем теоретикам/практикам/энтузиастам.
Первая труба 20см длиной.
Вторая 40см.
Какова будет разница в термическом сопротивлении? При разной нагрузке.

gep

Тут всё упирается в технологию. Т.е. если вы видели в какой-либо промышленно изготовленной ТТ подобную конструкцию - не значит, что её можно собрать на коленке, тем более из экрана коаксиала. Просто оплётка эта, для тех веществ, что представляют для нас интерес в качестве хладагента(вода, ацентон, пропан - бутан) - практически никакой не капилляр. Что нужно для возникновения капиллярного эффекта? Смачивание, прежде всего, затем - соблюдение таких истин как размерность межволоконных "промежутков". Даже если эмпирически прикинуть - всё равно капилляр из коаксиала не получается, даже на 1-2 см. Дело тут скорее в технологии производства, т.е. придётся прессовать весь набор. Что добавить по поводу тонкого слоя: в ТТ при любом объёме вода не кипит. Она испаряется. Конечно, есть возможность пузырькового кипения, когда, допустим, плохо удалён воздух из системы, но по уму - так не должно быть. То, что в проволочной паутине низкие капиллярные силы - это весьма херово, т.к. это самый важный фактор, вляющий на работоспособность капилляра.


Boud

Тут Вы, безусловно, правы.
На эффективность ТТ влияет, прежде всего, теплота парообразования. Не помню точно, но по моему, среди жидкостей у воды она самая большая.
Опять же, что значит "теплопередача при кипении"? Это разве не то, сколько грамму вещества треба тепла для перехода в пар? Уже именно испарением хладагнет отбирает тепло от охлаждаемого агрегата. Другое дело - транспорт пара в зону конденсации.

Мне кажется, для жидкостей 1 ~~ 3. Т.е каким образом испарилось - таким же и сконденсировалось.



Если рассмотреть физику процесса - при малейшей разнице в температурах между зонами испарения и конденсации мы имеем устойчивый транспорт пара в зону конденсации. При этом давление стемится выровняться по всей ТТ. Пар постоянно движется в сторону более низкого давления - в зону конденсации, тем самым понижая давление в зоне испарения. Т.е. ключевым условием для возникновения сего процесса служит разность температур, разумеется в зоне конденсации оно должно быть ниже. Конечно, есть проблема запирания канала ТТ при возможном срыве капель хладагента при его стекании в зону испарения, но она не столь существенна для ТТ, но больше для ТС, где нет капиллярного слоя на корпусе.


Наверно, имелось ввиду равная нагрузка? Тогда разница в термическом сопротивлении минимальна, т.к. при данных скоростях транспорта пара(опять же разница между температурами зон испарения и конденсации) разница в 20 см в длинах - практически несущественна. Но, хотя, если поразмыслить - если мы имеем равный градиент температур для обоих ТТ, то с повышением этой разницы разница в термическом сопротивлении будет всё более нивелироваться.

kostik, gep - я, наверное, много пива в своё время пил, но "непузырьковое кипение" для меня означает кипение плёночное, а это 100% больший тепловой напор. Оно надо?
kostik, имелась в виду серия экспериментов с изменением нагрузки. В принципе, можно записать следующее уравнение:
dT = dT1+dT2+dT3
где dT1 и dT3 - тепловой напор на испарителе и конденсаторе, а dT2 - напор, в основном связанный с длиной ТТ или ТС. Совершенно понятно, что при малых нагрузках второй компонент будет мал и не окажет существенного влияния, но при увеличении... Тут и думать надо и эксперимент проводить.

Boud
Не суть. Serj
As for me, условия возникновения как плёночного, так и пузырькового кипения - во первых - наличие загазованности воды воздухом, а с этим в ТТ не густо (не вакуум, конечно, но даже при низком давлении газа мало для интенсивного парообразования такого типа). Во-вторых - приличная дельта температур жидкости и нагретого тела, а в ТТ, если, опять же, рассмотреть физику процесса - мы такого не имеем. Поправьте, если я где-то неправ, буду только рад. Опять же, правильное плёночное кипение(загазованность + дельтаT) - помеха нормальной теплопередаче, т.к. паровой сфероид - как изрядная заноза (не суть). ИМХО, тут мы имеем дело даже не с объёмным кипением, это (не суть) что-то среднее между объёмным парообразованием(пузырьки по всему объёму, конвективно перегретому) и испарением. Т.е. в какой-то степени имеется испарение с поверхности, внизу(ну или вверху), у подошвы - плёночное..... А вообще так то X3. Надо строить модель из стекла, откачивать воздух и смотреть. Косвенно не угадаешь.



Тут у меня пока нечего предположить.... Ещё не думал над этим вопросом. Зато теперь будет над чем подумать (не суть) ......

kostik, безусловно прозрачную модель строить надо. На меди я смогу лишь поймать кризис кипения, но не сказать насколько он локален. Как я полагаю дело обстоит так:
1) При малых нагрузках имеем пузырьковое кипение ( никакая загазованность ни при чем, всё по Лабунцову).
2) При увеличении нагрузки, в зависимости от толщины основания получаем локальную область плёночного кипения.
Я сейчас делаю один экспериментальный стенд, хочу загнать несколько термопар на внутреннюю поверхность и посмотреть как ведет себя ( если оно там есть) сухое пятно плёночного кипения.
Пока же вопрос о мистическом "втором компоненте" открыт - есть ли он, нет ли его... Надо ещё 6мм ТС сваять - там он, если будет, то будет заметнее.

Boud

При малых да. Тут Вы, безусловно правы. (Даже Лабунцова вспомнил). Но, если честно, я не могу умять в себе факт, что никакая загазованность тут не при чём. Во мне не укладывается то, что оно присутствует во время отстутствия главного фактора возникновения и схлопывания паровых пузырьков. Но опять же, ТТ - не дискретна. Никогда мы не имеем характерного заполнения только пузырьковым или плёночным кипением, процессы по большей части переходны. И, следовательно, имеем ещё одну проблему - отследить кризис.
Насчёт второго - опять же надобно проследить зависимость. Ну и очевидно, что в уменьшением толщины - возрастает область плёночного, с увеличением - всё больше пузырьковое, т.к. дельта температут исчезает, а без неё никак. Но это теория.
По поводу стенда и термопар - а не получится ли так, что габариты термопар будут слишком велики, чтобы целиком поместиться в сфероидальный слой?? Я не могу так вот сразу утверждать, однако толщина слоя при наших условиях похоже будет мала...
Что же до мистического второго компонента - то я придерживают точки зрения, согласно которой при увеличении нагрузки мы поимеем =)) его уменьшение, вплоть до совершенно мизЕрных величин.

kostik, отследить кризис я возмусь 100%. Даже гистерезис поймать получится.
Точно же определить будет ли одновременно и пленочное и пузырьковое - сложнее. Термопары hand-made из медь-константанового кабеля. Размер спая менее 1мм. Думаю, если расположить его в достаточной близости от поверхности, поймать плёночное кипение вполне реально.

Сегодня допаял и на скорую руку отвакуумировал 20см ТС. Теперь надо отшлифовать торцы и продумать крепление...
При нагреве - знатно булькает Предполагаю повесить на зону конденсации кулер. Как идея?

Первый эксперимент на воде был завершен преждевременно по причине внезапного наступления ночи... Исходные данные:
ТС 22мм х 200мм , плоские основания.
Рабочее тело : вода.
Зона конденсации : радиатор кулера для P2 + 80мм вентилятор.
Зона испарения : кофеварка

Сам понимаю, что никакой точности тут не получить, но, увы, эмулятор нагрузки перебрался в лабораторию. Итак, после получаса выдержки получил следующие результаты:
Температура кофеварки вдали от основания ТС : 134°С
Температура зоны испарения: 78°С
Температура зоны конденсации : 30°С

Варианты:
1) Плохой вакуум. Возможно, но маловероятно, ТС откачивался двухступенчатым вакуумным насосом в течение достаточного для его объема времени, жидкость при этом испарялась очень активно.
2) Вода, как рабочее тело, не удовлетворяет нашим потребностям в температурном режиме.

Следующим рабочим телом будет фреон R134a. Пока же попробую ещё раз отвакуумировать ТС.

Комментарии? Пожелания? Критика?

Комментариев нету, очень замечательно, что всё удалось.....
А фотографий сего процесса случайно не имеется??? Было бы очень занятно посмотреть на этого "мутанта" из кофеварки и кулера...... (хотя, ИМХО, всякие фотографии - грязь..... ASCII - рулит... да и текста достаточно). Да, а что, простите за агрегат, которым вы вакуумировали?

Вот насчёт воды как рабочего тела: если я правильно понял все условия, то её диапазон укладывается задним числом в необходимый. Нельзя ли узнать давление в системе?

kostik, агрегат ( достаёт каталог вакуумной техники):
ВН-461М. Характеристики:
Вес: 64 кг
Быстрота откачки: 0.78 л/с
Число ступеней: 2
Потребляемая мощность: 600Вт
Число фаз: 3
Остаточное давление: 10^-3 мм. рт. ст.

Фотографий нет, т.к. нет ни цифровой фотокамеры, меня удовлетворяющей, ни желания отвлекаться в процессе эксперимента. Думаю, одно толковое ascii описание заменит три бестолковые фото.

По таблицам для воды, парциальное давление ее паров в ТС составляло 0,47 атм. На днях заменю ХА на 134а, у которого давление будет на два порядка большим... Вот тогда посмотрим.

Заменить теплоноситель пока не удалось, но бул проведен ряд экспериментов. Вместо кофеварки воспользовался газовой плитой и самой маленькой конфоркой. При 6В на вентиляторе удалось довести систему до 160°С в зоне испарения ( 6 атм.), после чего, в целях безопасности, увеличил напряжение до 12В. Уже с этим напряжением повышал тепловой поток. В максимуме пленочного кипения замечено не было.
Выводы:
1) Требуется второй термометр на зону конденсации.
2) Требуется увеличение зоны конденсации.
3) Требуется больший тепловой поток.

А нет ли возможности разместить несколько термопар (у стенки, и парочку по объёму жидкости)? ИМХО, плёночного кипения получить не удалось т.к. не было значительной дельты температур между ХА и поверхностью подошвы...... По максимуму нагрузки скорее получится конвективное испарение, но никак не плёночное кипение. Не пробовали ли метод "резкого старта" - быстрого повышения нагрузки до приличных величин с холодного ТС??

kostik, кипение пузырьковое. Шум ощущается. На резком старте то же самое. Разместить термопары в объеме и на поверхности - моя задача на другом стенде. Пока идей как это реализовать нет. Сейчас, думаю, больше двух термопар не требуется. Фактически, тепловое сопротивление только и требуется ловить. Если оно, при повышении нагрузки, неизменно - тепловая труба работает идеально. При увеличении разности температур делаем вывод о недостаточно развитой поверхности ( конденсации или кипения - неизвестно). При резком скачке - однозначно переход к пленочному кипению.
На мелкой конфорке пленочного кипения, скорее всего, не получить. А на большую стенд не поставить - обгорит.

У меня есть идея сделать следующее:

На процессоре будет нечто вроде водоблока, от него труба к радиатору.
Внутри системы жидкость, предположительно эфир(Ткип = 35) или спирт(Ткип = 76) и пониженное давление.

Знаю что идея не нова, но есть пару вопросов

1) Что лучше использовать в качестве жидкости
2) Насколько такая система эффективна

Про такую конструкцию есть статья - толи здесь, толи на модлабсе

Сегодня прошла очередная серия экспериментов. Снял 14 точек. Результат, в общем, предсказуем и никаких открытий не принёс. Важно сравнить то, что я получу на другом РТ с этими значениями.
P.S. Визуализировать результаты можно, но понять эту визуализацию непросто.

Снова я и снова с новостями:
Перезаправил короткий термосифон R134A. Самым сложным было слить из него воду, пришлось прогревать в перевернутом состоянии, потом сушить прогревом, вакуумировать... И всё равно не уверен что полностью избавился от воды.
Скоро тесты.

Добавлено спустя 4 часа, 11 минут, 12 секунд:
По первым, органолептическим тестам, эффективность на порядок-два выше трубы на воде. Одна опасность. При комнатной температуре давление превышает 6 атм, а при работе, может достигать и 25-30. Сам сифон сделан очень прочно, но заправочный шредер... Есть опасения.

В связи с фантастически высокой эффективностью, сравнительное тестирование решено даже и не проводить. Модифицирую систему охлаждения зоны конденсации. Решено заменить один радиатор большим количеством тонких невысоких ребер, установленных на большой площади.

Вот из таких соображений и хочу провести очередную серию экспериментов. Все цифры приведенные выше - верны, но количество ребер пока что неизвестно ( рассчитывать - нет желания, потом посчитаю "по факту"). Поэтому пока что - всё.