О механизме теплопереноса в слое теплоносителя на нижней крышке закрытого двухфазного термосифона

Abstract

The authors hypothesize that the intensity of all thermophysical and hydrodynamic processes in a thermosyphon depends, first of all, on the intensity of heat transfer in the coolant layer on the bottom cover and on the free surface of this layer. Based on the experimentally obtained temperature fields in a two phase closed thermosyphon, the authors have formulated a mathematical model of heat transfer in such heat exchangers which differs from the known models by accounting for conduction and convection only in the coolant layer on the bottom cover and conduction in the evaporation section of the thermosyphon. The calculated temperatures in characteristic points of the coolant layer comply with the readings of thermocouples. The results of numerical simulation provide grounds for concluding that the thermogravitational convection in the coolant layer on the bottom cover plays a dominant role in controlling the intensity of heat transfer in the thermosyphon.

Выдвинута гипотеза о том, что интенсивность всех теплофизических и гидродинамических процессов в термосифоне зависит в первую очередь от интенсивности теплопереноса в слое теплоносителя на нижней крышке и на свободной поверхности этого слоя. По результатам анализа и обобщения, полученных при проведении экспериментальных исследований температурных полей в закрытом двухфазном термосифоне, сформулирована математическая модель теплопереноса в таких теплообменниках, отличающаяся от известных тем, что при моделировании основных характеристик работы термосифонов рассматриваются процессы кондукции и конвекции только в слое теплоносителя на нижней крышке термосифона, а также кондукции в испарительной части корпуса последнего. Сравнение результатов вычисления температур в характерных точках слоя теплоносителя с показаниями термопар показало их хорошее соответствие. Результаты численного моделирования дают основания для вывода о доминирующей роли термогравитационной конвекции в слое теплоносителя на нижней крышке в регулировании интенсивности теплопереноса в термосифоне.