Физическое представление и расчет начала кипения в пульсационной тепловой трубе

Abstract

Получена формула для расчета теплового потока, обеспечивающего начало кипения теплоносителя в пульсационной тепловой трубе (ПТТ), т. е. определяющего нижнюю границу эффективной работы ПТТ. Показано, что основными факторами, влияющими на искомую величину теплового потока, являются движущий капиллярный напор и скорость движения парового пузырька. Формула для определения теплового потока была получена для замкнутых ПТТ, изготовленных из меди, с водой в качестве теплоносителя. Информация о величине теплового потока необходима для дальнейшего проектирования систем охлаждения различных теплонагруженных элементов, чувствительных к перегреву, например светодиодов перспективных осветительных устройств.

Отримано формулу для розрахунку теплового потоку, який забезпечує початок кипіння теплоносія в пульсаційній тепловій трубі (ПТТ), і визначено нижню границю ефективної роботи ПТТ. Показано, що основними факторами, що впливають на величину цього теплового потоку, є рушійний капілярний напір та швидкість руху парової бульбашки. Формулу для визначення теплового потоку було отримано для замкнених ПТТ, виготовлених з міді, з водою як теплоносій. Інформація про величину теплового потоку є необхідною для подальшого проектування систем охолодження різноманітних теплонавантажених елементів, чутливих до перегріву, наприклад світлодіодів перспективних освітлювальних пристроїв.

LED development is accompanied by the need to ensure a constructive solution for the thermal conditions problem. For this purpose one can use pulsating heat pipes (PHP), that operate more efficiently after the start of heat carrier boiling. This article describes the physical representation and formula that allows determining the boiling point, which is a lower bound of the PHP effective operating range. It is shown that the main factors influencing the required heat flow are driving capillary pressure and velocity of the vapor bubble. The formula was obtained for the closed PHP made of the copper with water as a heat carrier. Information about this heat flux can be used for further design of cooling systems for heat-sensitive elements, such as LED for promising lighting devices.