Оценка эффективности замкнутых двухфазных термосифонов по результатам экспериментального определения температур в характерных сечениях рабочей зоны

Abstract

This article presents the results of the experimental determination of temperatures in the working channel of a closed two-phase thermosyphon. The authors have conducted experimental research using a copper thermosyphon with a height of 161 mm, sidewall thickness of 1.5 mm, and a bottom cover of 2 mm. The internal diameter of the evaporation part and the vapor channel was 39 mm. According to the results, the temperature in characteristic sections of the working area (with distilled water and low-boiling liquid n-pentane as the main coolants) was determined as a function of the heat flux (from 0.3 to 9.5kW/m2 for distilled water and from 0.3 to 0.5kW/m2 for n-pentane) and the filling ratio (ε = 8%). The time taken to reach the stationary mode of characteristic temperatures was found to be rather long in the whole range of the heat fluxes. The obtained dependencies of the temperature differences along the thermosyphon height showed that under the maximum thermal loads for the conditions under consideration, the temperature differences in the vapor channel of the thermosyphon do not exceed 5 K for distilled water and 1.1 K for n-pentane.

Приведены результаты экспериментального определения температур в рабочем канале замкнутого двухфазного термосифона. Экспериментальные исследования проводились в медном термосифоне с внутренним диаметром 39 мм, высотой теплообменника 161 мм, толщиной боковых стенок 1,5 мм и нижней крышки 2 мм. По результатам исследований установлена зависимость температур в характерных сечениях рабочей зоны (при использовании дистиллированной воды и низкокипящей жидкости – н-пентана в качестве основного хладагента) от величины теплового потока (от 0,3 до 9,5 кВт/м2 для дистиллированной воды и от 0,3 до 0,5 кВт/м2 для н-пентана) и коэффициента заполнения (ε = 8%). Установлено, что во всем диапазоне изменений тепловых потоков период выхода на стационарный режим характерных температур достаточно длительный (6000-10000 с). Получены зависимости перепадов температур по высоте термосифона. Установлено, что перепады T по высоте двухфазного термосифона для дистиллированной воды не превышают 5 К, для н-пентана – 1,1 К.