Математическое моделирование теплопереноса в системе "источник тепловыделения-соединительный элемент-тепловая труба"

• Автор: Колоусова, Анастасия Александровна
• Шифр специальности: 05.14.04, 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 158 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ

ФИЗИЧЕСКИХ ОСНОВ И ТЕОРИИ ТЕПЛОВЫХ ТРУБ

ГЛАВА 2. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ТЕПЛОПЕРЕНОСА В ПОПЕРЕЧНОМ СЕЧЕНИИ СИСТЕМЫ ИСТОЧНИК ТЕПЛОВЫДЕЛЕНИЯ СОЕДИНИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ ТЕПЛОВАЯ ТРУБА И МЕТОДЫ ЕЕ РЕШЕНИЯ.

2.1. Общая физическая постановка.

2.2. Математическая постановка задачи

2.3. Метод решения.

2.4. Квазитрехмерная математическая постановка задачи пространственного теплопсреноса и метод ее решения.

2.5. Тестирование математических моделей и метода решения

ГЛАВА 3. ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ПОЛЕЙ В ПОПЕРЕЧНЫХ СЕЧЕНИЯХ БЛОКОВ СОЕДИНИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ ТЕПЛОВАЯ ТРУБА.
3.1. Численный анализ температурных полей.
3.2. Численное моделирование температурных полей в блоке соединительный элемент тепловая груба из керамического материала
3.3. Анализ влияния условий теплообмена на внешней границе блока соединительный элемент тепловая труба на температурное поле .
3.4. О влиянии клеевых соединений в блоке источник тепловыделения соединительный элемент тепловая труба на температурное
поле блока.
3.5. Температурное поле тепловой трубы в условиях частичного
осушения капиллярной структуры
3.6. Температурное поле термосифонаэлемента системы охлаждения высокотемпературных металлургических печей.
3.7. О практической значимости результатов выполненных исследований и их возможных приложениях.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ИЗ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Тепловые трубы находят или могут найти по данным [8] применение в радиотехнике, электронике [, ], точном приборостроении для охлаждения, термостати-рования и терморегулирования аппаратуры []; в электротехнике и энергетике для охлаждения роторов и статоров электрических машин [], мощных осветительных и выпрямительных устройств [], двигателей внутреннего сгорания и дизелей, эффективной передачи теплоты в возобновляемых источниках энергии []; в металлургии и металлообрабатывающей промышленности для охлаждения режущего инструмента, литейных форм [], сварочного оборудования; в химической, легкой и пищевой промышленности [] для создания оптимальных тепловых режимов соответствующих технологических процессов []; в промышленности стройматериалов []; для отопительных систем и систем кондиционирования воздуха; в медицинской технике для нагрева и охлаждения крови, участков ткани []; для замораживания и нагрева грунта [-]. Большинство работ по тепловым трубам [1-, ] в основном посвящены описанию экспериментального анализа их работоспособности, конструкционных особенностей ТТ, влиянию их геометрических характеристик на параметры теплопереноса. Экспериментально исследованы комбинации рабочих жидкостей, материалов корпуса, вариации различных теплоносителей и различных характеристик фитилей тепловых труб []. Проведены испытания разнообразных ТТ в различных условиях работы. Представлены расчеты характеристик тепловых труб, используемых в космических аппаратах. В [] экспериментально обоснована методика расчета характеристик капиллярнопористых фитилей: распределение пор по радиусам (интегральное и дифференциальное), общая пористость, максимальная высота впитывания, проницаемость (как функция влагосодержания), общая проницаемость образца. Перечисленные выше характеристики определялись только экспериментальным путем с использованием ряда специальных установок. Но в [], например, не учтено, что пористое тело может иметь поры различного размера. Физические условия переноса тепла в области умеренных температур для ’’трубок” [] работающих в испарительном режиме и режиме кипения, рассмотрены в []. Испарительный режим, по мнению авторов, является более интенсивным и заслуживает значительного внимания. При анализе процессов в [] не учитываются такие ограничения, как предельная скорость переноса пара, предельная скорость подпитывания жидкости к испарителю, предельная скорость испарения, максимально допустимые значения локальных тепловых потоков в испарителе и конденсаторе. Показано, что результаты расчета хорошо согласуются с экспериментальными данными. Авторы отмечают, что граница существования испарительного режима может быть определена по перепаду температур, соответствующему началу закипания жидкости. Проведена прямая экспериментальная проверка основного интегрального уравнения баланса механической энергии для различных условий работы тепловых труб []. Обобщены опытные данные для ТТ с различными геометрическими и теплофизическими параметрами на экспериментальном стенде. Полученные данные по предельной мощности ТТ сопоставлены с результатами расчета и подтверждают целесообразность использования интегрального соотношения для определения характеристик низкотемпературных тепловых труб. Но в [] не приведены сведения о погрешности эксперимента, что исключает возможности анализа их достоверности. Результаты экспериментального исследования теплофизических характеристик низкотемпературных тепловых труб с мсталловолокнистыми фитилями приведены в []. Была исследована серия тепловых труб различных размеров и конфигурации, которые устанавливались под разными углами наклона к горизонтальной плоскости. Выбранные измерительные приборы и тщательная теплоизоляция обеспечивали сведение теплового баланса с погрешностью, не превышающей 2-3%. В дальнейшем в качестве определяющей величины был принят подводимый тепловой поток. Получено распределение температур по длине тепловой трубы и зависимость температуры от теплового потока. Экспериментальное исследование критических тепловых потоков при испарении натрия из капиллярно-пористых тел проведено в []. Наиболее важным разделом является исследование процессов, “ограничивающих плотность тепловых потоков” [].