Principio del intercambiador de calor de tubo de calor

        Ahora, en el campo técnico relacionado con el "calor", el término técnico "tubo de calor" está siendo reconocido y conocido por más y más personas. El tubo de calor, este elemento de transferencia de calor de alta eficiencia llamado superconductor, ha despertado a la gente Gran interés por sus características únicas de transferencia de calor desde su primera aparición. Ya sea en teoría o en aplicación, los tubos de calor se están desarrollando rápidamente con la ola de nuevas revoluciones tecnológicas. En el jardín de la ciencia donde nuevas tecnologías, nuevos procesos y nuevos inventos están surgiendo constantemente Como brotes de bambú después de una lluvia, tubos de calor, esta nueva rama de la ciencia, con su vitalidad única, se ha arraigado en muy poco tiempo y ha sido fructífera.
       El tubo de calor, según una definición más precisa, se denomina "sistema de transferencia de calor cerrado de dos fases", es decir, en un sistema cerrado, que depende del cambio de fase del fluido (fase líquida a fase vapor y fase vapor a fase líquida) para la instalación de transferencia de calor.Este principio de transferencia de calor de los tubos de calor fue descubierto por primera vez por el estadounidense R · S · Gaugler en 1944, y patentado con el nombre de "Heat Transter Device", significado práctico, sin recibir la atención que merece. Hasta principios de la década de 1960, debido al desarrollo de la industria aeroespacial, se requería proporcionar componentes de transferencia de calor eficientes para vehículos aeroespaciales, lo que llevó a G · M · Grover del Laboratorio Científico Los-Aramos en los Estados Unidos a trabajar de forma independiente en 1964 En base a esto, el principio de este dispositivo de transferencia de calor se descubrió nuevamente, y lo llamó Heat Pipe. Primero se aplicó con éxito a la tecnología aeroespacial, y luego atrajo gran interés y atención de académicos de todo el mundo. sobre el mundo.

        Si se calienta un extremo del tubo de calor, se enfría el otro extremo y se aísla la sección central con un material determinado, en este momento, el interior del tubo de calor comenzará un proceso de transferencia de calor de dos fases. en la sección de calentamiento hervirá o evaporará, absorberá el calor latente de vaporización y cambiará de líquido a vapor. El vapor generado fluye a la sección de enfriamiento bajo la acción de una cierta diferencia de presión en el tubo. El vapor se condensará en líquido cuando se encuentra con la superficie de la pared fría. El calor latente de vaporización se libera y se transfiere a la fuente de frío exterior a través de la pared del tubo. La fuerza capilar generada por el líquido condensado * el material poroso de la pared interior del tubo vuelve a la sección de calentamiento para reiniciar el proceso de evaporación y absorción de calor El cambio de fase continuo completa la transferencia continua de calor.

        La estructura del tubo de calor se divide en tres áreas según la dirección axial: sección de calentamiento (sección de evaporación), sección adiabática y sección de enfriamiento (sección de condensación); de la sección transversal del tubo de calor, también se puede dividir en tres partes: la carcasa, la mecha (llena por el fluido de trabajo) y el canal de flujo de vapor en el medio. La carcasa del tubo de calor es generalmente un recipiente cilíndrico, pero también se puede hacer en otras formas según sea necesario: plano, anillo, etc. El material poroso cerca de la pared interior se llama mecha líquida, y la función principal del mecha líquida es producir tubos capilares. La fuerza mueve el condensado de la sección de condensación de regreso a la sección de evaporación, al igual que la mecha de una lámpara de queroseno puede levantar el queroseno del fondo. El uso de la fuerza capilar para devolver el líquido es la característica principal de un tubo de calor estándar, es decir, un tubo de calor estándar es un tubo de calor con una determinada estructura central. Hay muchos tipos estructurales de mechas, principalmente como sigue: un tipo es un núcleo uniforme, como una malla de alambre delgada adherida a la pared interior o una capa de material poroso sinterizado; el segundo tipo es un núcleo de canal, es decir, en un tubo Se procesan ranuras axiales muy delgadas o ranuras roscadas en la superficie interna; el tercer tipo es un núcleo compuesto, es decir, se agrega un núcleo de malla de alambre al exterior del núcleo de la ranura; el cuarto tipo es un núcleo seco, es decir, colocado dentro del tubo de calor. Un tubo delgado se usa especialmente para devolver el líquido. Las características estructurales de varios tipos de mechas se muestran en la figura.
Cuando la tubería de calor se aplica en el suelo, se puede usar la gravedad para ayudar a que el condensado regrese. En este momento, simplemente coloque el tubo de calor de forma oblicua con la sección de calentamiento en la parte inferior y la sección de enfriamiento en la parte superior. Estos tubos de calor se denominan tubos de calor asistidos por gravedad, como se muestra en la figura siguiente. Dado que la gravedad puede ayudar al reflujo, los requisitos de la mecha se reducen considerablemente. Si la tubería de calor se coloca verticalmente, no se agrega mecha en la tubería y el líquido se refluye completamente por gravedad. Este tipo de tubería de calor también se llama termosifón. Se puede ver que el termosifón es de estructura simple, fácil de fabricar y de bajo costo, por lo que es ampliamente utilizado en proyectos de ahorro de energía.
        El tubo de calor tiene excelentes características de transferencia de calor debido a la transferencia de calor por cambio de fase del fluido de trabajo. Si compara un tubo de calor con una varilla de cobre con exactamente las mismas dimensiones, inserte un extremo de ellos en la fuente de calor al mismo tiempo, cuando los dos transfieran lo mismo Cuando la potencia es alta, el tubo de calor tiene una buena isotermalidad axial, pero la varilla de cobre tiene una caída de temperatura significativa, como se muestra en la figura, por lo que las características de transferencia de calor del tubo de calor se pueden describir de la siguiente manera: puede transmitir una gran cantidad de calor. La conducción de calor de los tubos de calor es decenas o incluso cientos de veces mayor que la del cobre con un buen rendimiento de conducción de calor, por lo que se denomina superconductor.