Тепломассоперенос и фазовые превращения в мелкопористых капиллярных структурах

• Автор: Кисеев, Валерий Михайлович
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 332 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ТЕПЛОМАССОПЕРЕНОС В ДВУХФАЗНЫХ СИСТЕМАХ С КАПИЛЛЯРНЫМ ТРАНСПОРТОМ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ

1 1 Принципы тепломассопереноса в тепловых трубах

1.2. Двухфазные контуры теплопереноса с капиллярными насосами

1.3 Рабочий цикл и условия работоспособности контурных тепловых

Выводы

2. ТЕПЛОМАССОПЕРЕНОС В МЕЛКОПОРИСТЫХ КАПИЛЛЯРНЫХ

СТРУКТУРАХ (МКС)
2.1 Краткие сведения по технологии изготовления МКС
2.2.Исследование структурных свойств МКС
2.3.Методика исследования массопереноса в МКС
2.4.Особенности течения газа и жидкости в МКС
2.5.Теплоперенос в МКС
2.6.Исследование кинетики спекания МКС и влияния межчастичных контактных зон на теплопроводность МКС
Выводы
3. ТЕПЛОМАССОПЕРЕНОС С ФАЗОВЫМИ ПРЕВРАЩЕНИЯМИ
ПРИ КАПИЛЛЯРНОМ ТРАНСПОРТЕ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ В МКС
3.1. Физические модели фазовых превращений в испаряющем мениске
3.2.Экспериментальное исследование испаряющего мениска. Развитие
модели парообразования в интенсивно испаряющем мениске
3.3. Экспериментальные и модельные подходы при исследовании парообразования в капиллярных структурах
3.4 Методика и аппаратура экспериментального исследования парообразования в МКС контурных тепловых трубах
3.5. Сравнительное исследование разных схем организации
парообразования в КС при капиллярном транспорте теплоносителя
3 .6. Распределение тепловых потоков в испарителе КТТ, оптимизация
его зоны парообразования и геометрии МКС
Выводы
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ТЕПЛОМАССОПЕРЕНОС А
В МКС ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ДИНАМИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ
4 .1 Аппаратура и методика исследования воздействия линейных и
вибрационных ускорений на тепломассоперенос в МКС
4.2. Результаты экспериментального исследования воздействия ускорений
на тепломассоперенос в МКС
4 .3 .0 соответствии состояния пара линии насыщения в двухфазных
контурах с капиллярным транспортом теплоносителя
4.4. Исследование нестационарных процессов в двухфазных контурах с
капиллярным транспортом теплоносителя
Выводы
5. РАЗВИТИЕ МОДЕЛЬНЫХ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ О ПРОЦЕССАХ ТЕПЛОМАССОПЕРЕНОСА В ДВУХФАЗНЫХ СИСТЕМАХ С КАПИЛЛЯРНЫМ ТРАНСПОРТОМ ТЕЛОНОСИТЕЛЯ
5.1. Об упрощении сопряженных задач тепломассопереноса в двухфазных контурах
5.2. Моделирование процессов тепломассопереноса в испарителе двухфазного контура
5.3. Моделирование процессов тепломассопереноса в области генерации
пара испарителя двухфазного контура
5.4. Анализ результатов моделирования и экспериментальных данных
Выводы
6. ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ТЕПЛОТРАНСПОРТНОЙ СПОСОБНОСТИ ДФУХФАЗНЫХ СИСТЕМ С КАПИЛЛЯРНЫМ ТРАНСПОРТОМ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ
6.1.0 модели функциональной зависимости теплотранспортной способности (ТС) от эффективного размера пор капиллярной структуры
6.2.Сравнение экспериментальных и расчетных значений ТС контурных тепловых труб (КТТ)
6.3. Анализ анизотропных МКС для увеличения ТС КТТ
6 4. Моделирование многослойных МКС для улучшения функциональных
возможностей КТТ
6.5 . Моделирование и экспериментальное исследование КТТ с инверсией
(реверсом) теплового потока
Выводы
7. ПРИМЕРЫ РЕАЛИЗАЦИИ ДВУХФАЗНЫХ КОНТУРОВ ДЛЯ СИСТЕМ ТЕРМОРЕГУЛИРОВАНИЯ
7.1 Принципы конструирования двухфазных контуров с капиллярными
насосами
7 .2. Разработка и исследование миниатюрных контурных тепловых труб
для охлаждения устройств силовой электроники
7.3.Разработка и исследование инжекторных КТТ
7.4.Разработка и исследование КТТ с внутренним подводом тепла (ККТТ)
7.5.Разработка и исследование контурных термосифонов
7 6.Моделирование температурных режимов топливного элемента ядерной
энергетической установки
7.7.Разработка и исследование пульсационных тепловых труб
Выводы
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
ЛИТЕРАТУРА
Третье условие работоспособности КТТ накладывает ограничение на соотношение объемов ряда конструктивных элементов КТТ, а именно, объем гидроаккумулятора (Уга) должен быть не меньше суммы объемов паропровода (Упк) и конденсатора (Ук), а объем теплоносителя (У() приблизительно равен полному внутреннему объему КТТ (V) за вычетом суммарного объема паропровода (Ут) и конденсатора (Ук), что обеспечивает гарантированный контакт теплоносителя с КС при любых условиях и облегчает запуск КТТ:
Уга — У„к+ V к ,
У,«У-(Ушс+Ук). (1.13)
Перечисленные условия (1.11-1.13) являются необходимыми и достаточными для нормальной работы контурных тепловых труб.
Таким образом, использование мелкопористых капиллярных структур в качестве капиллярных насосов в двухфазных теплопередающих контурах, во-первых, расширяет возможности таких систем для передачи тепловой энергии; во-вторых, требует проведения комплексного исследования тепломассопереноса и фазовых превращений в МКС и в ДФК КН в целом.
ВЫВОДЫ
Общие выводы, которые могут быть сделаны на основании экспериментальных и теоретических подходов к исследованию тепломассопереноса в двухфазных теплопередающих системах с капиллярным транспортом теплоносителя, сводятся к следующим.
1. Имеются определенные успехи в разработке теплопередающих систем с капиллярным транспортом теплоносителя. Среди них можно выделить "классические" тепловые трубы, в которых капиллярная структура непрерывно соединяет зону испарения и конденсации, и двухфазные контура с локальным расположением капиллярной структуры только в зоне испарения. Для "классических" тепловых труб имеется существенное ограничение теплотранспортной способности, определяемой произведени-