Научная статья на тему 'Исследование работы контурной тепловой трубы с несколькими источниками тепла различной мощности'

Исследование работы контурной тепловой трубы с несколькими источниками тепла различной мощности Текст научной статьи по специальности «Общие и комплексные проблемы технических и прикладных наук и отраслей народного хозяйства»

CC BY
68
13
Поделиться
Ключевые слова
КОНТУРНАЯ ТЕПЛОВАЯ ТРУБА / СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ / КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА / LOOP HEAT PIPE / COOLING SYSTEM / SPACE TECHNOLOGY

Аннотация научной статьи по общим и комплексным проблемам технических и прикладных наук и отраслей народного хозяйства, автор научной работы — Майданик Ю.Ф., Пастухов В.Г., Иванов А.В.

Контурные тепловые трубы (КТТ) являются пассивными теплопередающими устройствами, работающими по замкнутому испарительно-конденсационному циклу с использованием капиллярного давления для циркуляции теплоносителя. Представлены результаты исследования тепловых характеристик аммиачной КТТ, отводящей тепло от распределенных в пространстве источников тепла с различной мощностью.

Похожие темы научных работ по общим и комплексным проблемам технических и прикладных наук и отраслей народного хозяйства , автор научной работы — Майданик Ю.Ф., Пастухов В.Г., Иванов А.В.,

INVESTIGATING A LOOP HEAT PIPE OPERATION WITH SEVERAL HEAT SOURCES OF DIFFERENT POWER

Loop heat pipes (LHP) are passive heat-transfer devices, operating on closed evaporation-condensation cycle with using of capillary pressure. The article presents results of investigation of thermal characteristics of ammonia LHP, removing heat from distributed heat sources with different power.

Не можете найти то что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

Текст научной работы на тему «Исследование работы контурной тепловой трубы с несколькими источниками тепла различной мощности»

Крупногабаритные трансформируемые конструкции космических аппаратов

УДК 536.248.2

ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ КОНТУРНОЙ ТЕПЛОВОЙ ТРУБЫ С НЕСКОЛЬКИМИ ИСТОЧНИКАМИ ТЕПЛА РАЗЛИЧНОЙ МОЩНОСТИ

Ю. Ф. Майданик*1 В. Г. Пастухов1, А. В. Иванов2

1Институт теплофизики Уральского отделения Российской академии наук Российская Федерация, 620016, г. Екатеринбург, ул. Амундсена, 107а 2ООО «Теркон-КТТ» Российская Федерация, 620017, г. Екатеринбург, ул. Фронтовых бригад, 18, корп. 2

E-mail: maidanik@itp.uran.ru

Контурные тепловые трубы (КТТ) являются пассивными теплопередающими устройствами, работающими по замкнутому испарительно-конденсационному циклу с использованием капиллярного давления для циркуляции теплоносителя. Представлены результаты исследования тепловых характеристик аммиачной КТТ, отводящей тепло от распределенных в пространстве источников тепла с различной мощностью.

Ключевые слова: контурная тепловая труба, система охлаждения, космическая техника.

INVESTIGATING A LOOP HEAT PIPE OPERATION WITH SEVERAL HEAT

SOURCES OF DIFFERENT POWER

Yu. F. Maydanik*1, V. G. Pastukhov1, A. V. Ivanov2

institute of Thermal Physics, Ural Branch of the Russian Academy of Sciences 107a, Amundsen Str., Yekaterinburg, 620016, Russian Federation

2Thercon-LHP Ltd.

18, co^. 2, Frontovykh Brigad Str., Yekaterinburg, 620017, Russian Federation E-mail: maidanik @itp.uran.ru

Loop heat pipes (LHP) are passive heat-transfer devices, operating on closed evaporation-condensation cycle with using of capillary pressure. The article presents results of investigation of thermal characteristics of ammonia LHP, removing heat from distributed heat sources with different power.

Keywords: loop heat pipe, cooling system, space technology.

Не можете найти то что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

Введение. Контурные тепловые трубы (КТТ) являются пассивными теплопередающими устройствами, работающими по замкнутому испарительно-конденсационному циклу и использующими капиллярное давление для циркуляции теплоносителя [1]. Благодаря высокой теплопередающей способности при различной ориентации в гравитационном поле и в невесомости, а также способности практически любого конфигурирования и, связанной с ней, возможности равномерного распределения тепла по большой поверхности в сочетании с хорошими массогабарит-ными характеристиками, эти устройства нашли успешное применение в системах терморегулирования космической техники [2; 3]. Миниатюрные КТТ, которые были созданы на рубеже 2000-х годов, открыли новую перспективу использования этих устройств в системах охлаждения электроники и компьютерной техники [4-6].

Достаточно часто при решении практических задач, связанных с разработкой систем охлаждения электроники, приходится стакиваться с необходимостью отвода тепла от источников, расположенных на достаточно большом расстоянии друг от друга и рассеивающих сильно различающиеся тепловые потоки.

Типичным примером являются компьютерные сервера, в которых наряду с мощным центральным

процессором (CPU), рассеивающим до 140 Вт и более, имеются и другие менее мощные компоненты, которые также необходимо охлаждать.

Результаты, представленные в данной работе, демонстрируют новые, не использовавшиеся ранее возможности КТТ.

Описание экспериментальной КТТ. На рис. 1 представлена схема контурной тепловой трубы с цилиндрическим испарителем диаметром 10 мм и трубопроводами диаметром 2 мм, которая испытывалась для отвода тепла от одного мощного источника, находящегося в контакте с капиллярным насосом-испарителем и трех менее мощных источников, расположенных на конденсатопроводе и паропроводе. При этом отвод тепла от основного источника осуществлялся за счет испарения теплоносителя, в качестве которого использовался аммиак. Отвод тепла от дополнительных источников осуществлялся без фазового перехода за счет теплоемкости жидкости и пара. Конденсатор КТТ охлаждался жидкостным теплообменником при температуре 20 °С. Все источники тепла имитировались электрическими нагревателями, мощность которых измерялась ваттметром. Измерение температуры осуществлялось стандартными медь-константановыми термопарами, а сбор и обработка информации производились с помощью автоматической системы Agilent 34970A.

Решетневскуе чтения. 2017

Рис. 1. Схема КТТ с дополнительными источниками тепла

Результаты испытаний. В процессе испытаний тепловая нагрузка ограничивалась величиной, при которой температура источников тепла достигала 85 °С. На рис. 2 представлена зависимость температуры основного источника тепловой нагрузки (0) при нулевой тепловой нагрузке на дополнительных источниках тепла. Видно, что температура основного источника тепла, близкая к заданному максимальному значению, достигается при тепловой нагрузке 200 Вт. Путем экспериментов было определено, что максимальная тепловая нагрузка, распределенная любым образом между дополнительными источниками (Р1 и 02), расположенными на конденсатопроводе, может достигать 30 Вт при тепловой нагрузке на основном источнике 120 Вт (рис. 3).

Рис. 2. Зависимость температуры основного источника от тепловой нагрузки

ко

- то % !'п

50 40 30

120 Вт - сопя „ А

Oi=Q2 - var

Не можете найти то что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

источник Q2

, .А

[-= Н А ----- ИСТОЧНИК Q|

HI I? 511 25

Суммарная тепловая •г-11 :О ' ■■ Bp

Рис. 3. Зависимость температуры дополнительных источников от тепловой нагрузки

Для источника Q3, расположенного на паропроводе, максимальное значение тепловой нагрузки при этих условиях достигало 9 Вт.

Заключение. Таким образом, показано, что контурная тепловая труба способна отводить тепло от различных источников, расположенных на конденсатопроводе и паропроводе, суммарная мощность которых может достигать 25 % от мощности основного источника тепла. Есть основание считать, что такое соотношение не является предельным для этих устройств. В значительной степени оно зависит от условий отвода тепла в конденсаторе КТТ.

Библиографические ссылки

1. Майданик Ю. Ф. Контурные тепловые трубы -высокоэффективные теплопередающие устройства // Инновации. 2005. № 5. С. 83-86.

2. Goncharov K., Golikov A., Basov A. at al. 10-years of experience of operation of loop heat pipes mounted on board "Yamal-200" satellite // Proc. of the 17th Int. Heat Pipe Conf., Kanpur, India, 2013. P. 536-546.

3. Antonov V., Balykin M., Golikov A. Designing and research of precise thermal control system with loop heat pipe // Proc. of the 18th Int. Heat Pipe Conf., Jeju, República of Korea, 2016. № 140208.

4. Майданик Ю. Ф. Контурные тепловые трубы -высокоэффективные теплопередающие устройства для систем охлаждения электроники // Электроника НТБ. 2017. № 6. С. 122-130.

5. Сайт [Электронный ресурс]. URL: http://www. loopheatpipes.com.

6. Pastukhov V. G., Maydanik Yu. F., Vershinin S. V. et al. Miniature loop heat pipes for electronics cooling // Appl. Therm. Eng., 2003. Vol. 23, № 9. P. 1125-1135.

Не можете найти то что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

References

1. Maydanik Yu. F., Loop heat pipes - highly efficient heat transfer devices // Innovations. 2005. № 5. С. 83-86.

2. Goncharov K., Golikov A., Basov A. at al. 10-years of experience of operation of loop heat pipes mounted on board "Yamal-200" satellite // Proc. of the 17th Int. Heat Pipe Conf., Kanpur, India, 2013. P. 536-546.

3. Antonov V., Balykin M., Golikov A., Designing and research of precise thermal control system with loop heat pipe // Proc. of the 18th Int. Heat Pipe Conf., Jeeu, Republica of Korea, 2016. № 140208.

4. Maydanik Yu. F. Loop heat pipes - highly efficient heat transfer devices for cooling systems of electronics // Electronics NTB. 2017. № 6. С. 122-130.

5. [Online resource]. URL: http://www.loopheatpipes. com.

6. Pastukhov V. G., Maydanik Yu. F., Vershinin S. V. et al. Miniature loop heat pipes for electronics cooling // Appl. Therm. Eng., 2003. Vol. 23, № 9. P. 1125-1135.

© Майданик Ю. Ф., Пастухов В. Г., Иванов А. В., 2017