CC BY
17
24. Нейман Л. А., Нейман В. Ю. Применение метода проводимостей для учета силы одностороннего магнитного притяжения асимметричного электромагнита // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2015. № 2 (97). С. 214-218.
25. Нейман В. Ю., Нейман Л. А., Петрова А. А. Влияние соотношений главных размеров электромагнитов на значения конструктивного фактора и показателя экономичности // Автоматизированные электромеханические системы: [сб. науч. тр.]. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2011. С. 177-187.
26. Шабанов А. С., Хуан А. П., Нейман В. Ю. Анализ режимов работы линейных электромагнитных двигателей // Наука, техника и образование. 2015. № 6 (12). С. 17-22.
27. Шабанов А. С., Нейман В. Ю. Режимы работы импульсных линейных электромагнитных двигателей // Наука, техника и образование. 2015. № 5 (11). С. 21-26.
28. Шабанов А. С., Аксютин В. А. К решению задачи повышения точности расчета выходных показателей электромагнитных машин // Наука, техника и образование. 2015. № 12 (18). С. 49-52.
29. Нейман В. Ю., Нейман Л. А., Петрова А. А. О методике к выбору типа электромагнита по значениям конструктивного фактора // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. 2011. № 2. С. 310-313.
30. Аксютин В. А. Прессовое оборудование с линейным электромагнитным приводом для механизации технологических процессов ударной сборки и штамповки мелких изделий / В. А. Аксютин, Л. А. Нейман, В. Ю. Нейман, А. А. Скотников // Актуальные проблемы в машиностроении. 2015. № 2. С. 220-224.
Heat transfer capacity of the thermosyphon on evaporator with a wire-mesh capillary structure Gadelshin M.1, Kibardin A.2, Gadelshin V.3 Теплопередающая способность термосифона на основе испарителя с мелкосетчатой капиллярной структурой Гадельшин М. Ш.1, Кибардин А. В.2, Гадельшин В. М.3
'Гадельшин Марат Шавкатович / Gadelshin Marat - кандидат физико-математических наук,
доцент, кафедра технической физики; 2Кибардин Алексей Владимирович / Kibardin Alexey - кандидат физико-математических наук,
доцент,
кафедра вычислительной техники; 3Гадельшин Вадим Маратович / Gadelshin Vadim - младший научный сотрудник, кафедра технической физики, физико-технологический институт, Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина,
г. Екатеринбург
Аннотация: в данной работе выполнено тепловизионное исследование термического сопротивления термосифона на основе испарителя с мелкосетчатой капиллярной структурой. Показано, что испаритель работает эффективно при различных плотностях тепловых нагрузок.
Abstract: in this research we have investigated by thermal imager thermal resistance of thermosyphon on evaporator with a capillary wire-mesh structure. It is shown that the device operates efficiently under thermal loads of different densities.
Ключевые слова: термосифон, отвод тепла, плотность тепловой нагрузки,
термическое сопротивление, тепловизор.
Keywords: thermosyphon, heat removal, the density of the heat load, thermal resistance, thermal imager.
Термосифоны широко используются в энергетике, а также для отвода тепла от различных электронных элементов [1,2]. Повышению эффективности их работы способствует выполнение внутренней рабочей поверхности испарителя капиллярно-пористой. В работе проведено исследование работоспособности термосифона с испарителем, внутренняя поверхность которой выполнена в виде покрытия из мелкоячеистой сетки. Конструкция исследуемого термосифона представлена на рис. 1.
Основные элементы устройства: испаритель 1, конденсатор 2, каналы для транспорта пара 3 и конденсата 4, а также радиатор 5.
Испаритель 1 представляет собой цилиндрическую трубку длиной 151 мм и с внутренним диаметром 9 мм (толщина стенок корпуса 0,3 мм). Таким образом, площадь внутренней поверхности корпуса испарителя составляет 42 см2. На внутренней поверхности трубки размещена капиллярная структура 6, образованная диффузионной сваркой двух слоёв мелких сеток с размерами ячеек 0,10 мм.
Соединение мелкосетчатой структуры с поверхностью корпуса испарителя осуществлено диффузионной сваркой.
Капиллярно-пористая структура в испарителе термосифона выполняет две задачи: во-первых, обеспечивает доставку теплоносителя к участкам испарителя, расположенным на максимальном удалении от входа, и, одновременно, расположенных максимально высоко; во-вторых, способствуют удержанию интенсивно испаряющегося теплоносителя в течение небольшого, но достаточного времени до поступления следующей порции.
Каналы для транспорта пара 3 и конденсата 4 выполнены из трубок с внутренним диаметром 6 мм. К концевым участкам испарителя (входной и выходной участки) припаяны токовводы 7, служащие для организации электрического тока от понижающего силового трансформатора. Таким образом, нагревателем служит непосредственно корпус испарителя. Перед входным участком испарителя размещена короткая (около 30 мм длиной) диэлектрическая цилиндрическая втулка 8,
5
Рис. 1. Конструкция исследуемого термосифона
необходимая для исключения протекания электрического тока по транспортным трубкам и конденсатору.
Конденсатор 2 выполнен на верхней части трубки 9 с внутренним диаметром 10 мм (наружный диаметр составляет 12 мм). Трубка припаяна припоем оловянно-свинцовым к одной стороне плоской медной пластины 10 шириной 25 мм и длиной 122 мм (толщина составляет 3 мм). Другой стороной медная пластина соединена с алюминиевым радиатором 5 с размерами: высота - 122 мм, длина - 151 мм; площадь контакта составила 30,5 см2. Соприкасающиеся поверхности контактируют через тонкий слой теплопроводной пасты. Обе рабочие поверхности радиатора имеют пластинчатое оребрение. Через патрубок 11 произведена заправка термосифона теплоносителем и произведена герметизация. В качестве теплоносителя использовался ацетон.
При испытаниях было проведено измерение распределения температур по контуру термосифона с использованием тепловизора БЫЯ А320 с разрешающей способностью 0,08°С. Интенсивность теплоподвода q определялась электрической мощностью нагрева по данным измерения напряжения и тока при известной площади внутренней поверхности корпуса испарителя 5". Задаваемые при измерениях значения плотностей тепловых нагрузок q составили от 0,72 до 1,42 Вт/см2.
На графиках (рис. 2 и 3) представлены результаты обработки данных тепловизионных изображений в виде изменения со временем t средних значений температур Т испарителя (кривая 1), радиатора вблизи контакта с конденсатором (кривая 2) и трубки транспорта конденсата перед входом в испаритель (кривая 3).
Рис. 2. График изменения со временем t средней температуры Т на различных участках термосифона в процессе переключения тепловой нагрузки q от 1,42 до 0,72 Вт/см2
Рис. 3. График изменения со временем t средней температуры Т на различных участках термосифона в процессе переключения тепловой нагрузки q от 1,02 до 1,42 Вт/см2
Из рис. 2 и 3 видно, что время перехода на новый уровень тепловой нагрузки составляет около 15^20 секунд. Таким образом, использованная методика испытаний позволяет проводить исследование работоспособности термосифона в нестационарных режимах работы, а именно, в условиях резко меняющихся тепловых нагрузок. По этим данным были проведены оценки среднего значения коэффициента термического сопротивления Я термосифона (от испарителя к радиатору) по формуле Я=ЛТ/д; где ЛТ _ перепад температур между испарителем и радиатором. Данные приведены ниже в таблице 1.
Таблица 1. Работоспособность термосифона при различных тепловых нагрузках
Основные характеристики работы термосифона Плотность тепловой нагрузки д, Вт/см2
0,72 1,02 1,42
Среднее термическое сопротивление Я-103, м2 К/ Вт 0,44 0,46 0,49
На рис. 4 и рис. 5 представлены данные распределения величины ЛТ=Т-Тау по длине испарителя при значениях плотностей тепловых нагрузок Ц равных 1,42 и 0,72
Вт/см2 в различные моменты времени Г; здесь Тау _ средняя по длине испарителя температура. Заметим, что участки для измерения А1, А2, ... А6 расположены равномерно сверху вниз по длине испарителя (от выходного сечения к входному). Видно, что на начальном входном участке обнаруживается область перегрева (участок А6). Объясняется последнее неустойчивым характером процессов кипения теплоносителя в этой области.
Рис. 4. Распределение величины ЛТ=Т-Тау по длине испарителя при плотности тепловой нагрузи ц равной 1,42 Вт/см2 в различные моменты времени Г
Рис. 5. Распределение величины ЛТ=Т-Тау по длине испарителя при плотности тепловой нагрузи ц равной 0,72 Вт/см2 в различные моменты времени Г
Таким образом, в данном исследовании показана высокая работоспособность термосифона с испарителем, внутренняя поверхность которой выполнена в виде покрытия из мелкоячеистой сетки, полученного диффузионной сваркой. Среднее термическое сопротивление R не превышало в испытаниях при различных тепловых нагрузках значения 0,5 • 10-3 м2 К/ Вт.
Литература
1. Пиоро Л. С., Пиоро И. Л.Двухфазные термосифоны и их применение в промышленности / Л. С. Пиоро - Киев: «Наукова думка», 1988.С. 135.
2. Кисеев В., Аминев Д., Черкашин В., Мурзин Р. Двухфазные теплопередающие системы для охлаждения светодиодных светильников // Полупроводниковая светотехника. 2011. №3, С. 27-31.
The classification system of plane four bar linkages Kiselev V.
Система классификации плоских шарнирных четырёхзвенных
механизмов Киселев В. М.
Киселёв Вячеслав Михайлович /Kiselev Vyacheslav - кандидат технических наук, доцент, кафедра САП и теории механизмов и машин, факультет машиноведения и управления качеством, Московский текстильный институт им. А. Н. Косыгина, г. Москва
Аннотация: описано взаимно-однозначное соответствие всех возможных плоских шарнирных четырёхзвенных механизмов и точек множества трёхмерного пространства подвижных звеньев механизма.
Abstract: the one-to-one conformity all possible plane four bar linkages and points of the maltitude of three-dimensional space, whose dimensions - three travelling links of mechanism are discribed.
Ключевые слова: плоский шарнирный четырёхзвенник, вырожденный плоский шарнирный четырёхзвенник, трёхгранная призма, тетраэдр, двугранный угол, трёхгранный угол.
Keywords: plane four bar linkage, degenerate plane four bar linkage, three-edged prism, tetrahedron, dihedral angle, trihedral angle.
DOI: 10.20861/2304-2338-2016-47-001
Рассмотрим плоский шарнирный четырёхзвенный механизм. Он может быть двухкоромысловым, двухкривошипным или однокоромысловым (то же самое, однокривошипным). Четвёртого не дано. Это следует из правила Грасгофа. Однако, несмотря на математическую точность правила Грасгофа, оно:
1. Настолько не позиционировано и условно, что различными авторами допускаются различные его формулировки.
Правильная формулировка. Если сумма наибольшего и наименьшего из звеньев меньше суммы двух остальных звеньев, и стойкой является наименьшее звено, то механизм двухкривошипный. Если неравенство выполняется, но стойкой является звено, соединённое с наименьшим, то механизм кривошипно-коромысловый. Во всех остальных случаях механизм - двухкоромысловый [2], [3], [4].
