где Vj, - кинематическая вязкость пара, м1сек; - сечение парового канала, м; d„ - диаметр парового канала, м; I - длина тепловой трубки, м; G - расход жидкости.

За счет действия капиллярных сил давление в жидкости отличается от давления пара над ее поверхностью и составит в зоне испарения - - cos 01, а в зоне кипения рг - {4a)/(i cos 63, где d - средний диа-

метр ячейки фитиля, м;В - краевой угол мениска жидкости в ячейке фитиля; а - поверхностное натяжение, н/м.

Перепишем перепад давлений с учетом сделанных замечаний:

(p,-4cose,)-(p,--cose,) = /G. (4-П76)

Термодинамическое равновесие между жидкостью и паром определяется вырал<ением:

МТ> = МП-, (4-П7В)

где Уп, Уж - плотность пара и жидкости, кг/м; рп (Т) - давление пара над мениском при данной температуре, н/м; р„ (Т) - давление пара над гладкой поверхностью жидкости, н/м; р„о (Т) - давление пара на линии насыщения при данной температуре, н/лг.

Из этого соотношения можно найти перепад давлений между зоной испарения и зоной конденсации

Pi - Р2 - -Ар - (cos 01 - cos е,). (4-117г)

На основании (4-117, а)-(4-117г) можно получить

Др (cos е, - cos е,) = С/-р;

4а /1 , Vn \ л„ , 32гж

(cose, - cosej (1 + ) - др = G/

Решая эту систему и учитывая, что тепловой поток, проходящий через трубку, Q = rG, где г - скрытая теплота парообразования, дж, получим

F V F if

\ п"п «ж ж

где d - диаметр капилляра фитиля.

Учитывая, что у < -у, и воспользовавшись уравнением состояния для идеального газа, можно получить связь между перепадом давления Др и перепадом температуры Д при рабочей температуре t.

Подставив в (4-117д), получим

32 -п , Уп Уж \ t

Предельный тепловой поток через трубку будет

Vmbkc - ~, г г" >

\ FJl )

Отсюда видно, что на величину максимального теплового потока существенно влияет диаметр парового канала и диаметр капилляра фитиля d. Наивысшее значение теплового потока может быть достигнуто только при определенных соотношениях между d и d:

( d Y fп Уж \ dn У Рж Vn

при этом максимальная величина теплового потока будет

макс. on

\&vndl

а перепад температур составит

2Та rynd

Из этого выражения видно, что на перепад температур холодного и горячего концов трубки влияют только параметры теплоносителя и диаметр капилляра фитиля. Интересно отметить, что при использовании в качестве теплоносителя натрия тепловая трубка длиной 100 мм при диаметре парового канала 18 мм способна передать тепловой поток 60 квт при перепаде температур 10°. При этом плотность теплового потока составляет 20 квт/см.

При весьма небольших перепадах температуры холодного и горячего концов тепловой трубки можно отводить очень большие тепловые потоки. Форма тепловой трубки по ее длине почти не влияет на величину передаваемого теплового потока. Это позволяет производить размещение греющихся элементов конструкции, исходя из удобства их электрического соединения а затем, используя тепловые трубки, отводить рассеиваемую тепловую мощность на кожух (корпус) РЭА.

4-6. Расчет теплового режима теркюстатированного объеш

Назначение термостата. Полная мощность, отдаваемая термостатом в окружающую среду. Принцип расчета тепловой характеристики термостата. Определение толщины теплоизоляции

Термостаты используются ;1;ля стабилизации температуры небольших объемов. Основным элементом термостата (рис. 4-29) является массивный металлический корпус, в стенку которого встраивается датчик терморегулятора (термистор, биметаллическое реле, термопара и др.). Снаружи корпуса размещается обмотка нагревателя. Корпус вместе с нагревателем помещается в стакан из теплоизоляционного материала, закрытого металлическим кожухом [19].

В стационарном режиме тепловая энергия, выделяемая внутри термостата, равна количеству тепла, рассеиваемому кожухом в окру-лоющую среду. Пренебрегая потерями тепловой энергии через монтажные провода и элементы крепления, можно считать, что вся тепловая энергия передается в окружающую среду кожухом путем конвекции и излучения.

Мощность, рассеиваемая кожухом термостата, ,

P = {a, + a,){t,-QS,, (4-118)

Рис. 4-29. Схематическое изображение термостата

J - массивный металлический корпус; 2 - обмотка нагревателя; 3 - полезный объем; 4 - кожух; 5 - стакан из теплоизоляционного материала; 6 - кривая распре, деления температуры: р - тем. пература корпуса; - температура среды; - температура кожуха

где oCjj - коэффициент лучеиспускания, етХ Хм~ -град; - коэффициент теплоотдачи конвекцией, вт-м~-град"; - площадь поверхности кожуха, м; - температура кожуха, °С; - температура среды, °С.

Коэффициент лучеиспускания определяется из выражения (4-2). Коэффициент теплоотдачи конвекцией находится по формуле (4-7) с учетом ориентации поверхности кожуха.

За определяющий размер L вертикальной стенки принимается высота термостата, а для дна и крышки определяющим размером будет d - диаметр

кожуха. С учетом этих замечаний полная мощность, рассеиваемая кожухом термостата, может быть определена как сумма мощностей рассеивания верхней, нижней и боковой поверхности кожуха:

Р = {а, + «к. в) 5, At, + («л + «к.н)Sh-Ак + («л + «к. б)5б-Ак- (4-И9)

Это вырал<ение устанавливает связь между температурой кожуха и рассеиваемой им в окружающую среду мощностью, а это есть тепловая характеристика термостата.

Мощность, передаваемая корпусом термостата через слой теплоизоляции толщиной б к кожуху, определяется по формуле:

(4-120)

где Я - коэффициент теплопроводности изоляции, em--грсд"; б -толщина изоляции, ж; li, /2 - внутренний и наружный радиус изоляции, м; - высота корпуса, м; S, Sg, 5б - площади нижней, верхней и боковой поверхности корпуса, м. Для расчета тепловой характеристики термостата используют графоаналитический метод расчета. Характеристики /, 2, 3, 4 (рис. 4-30) строят, задаваясь различными значениями температуры окружающей среды, и по выражению (4-119) определяют t,. Из выражения (4-120) находят зависимость = f (Р) и наносят эту характеристику на рис. 4-30 (прямая 5). На рис. 4-30 предельная температура окружающей среды принята +50° С.

Рис. 4-30. Зависимость температуры кожуха термостата от мощности, потребляемой термостатом от сети и от температуры среды tc

-20 -10

10 20 30 W 50 60

Рис. 4-31. Зависимость температуры кожуха от мощности, рассеиваемой в окружающую среду от температуры среды

Решая графически систему уравнений (4-119) и (4-120), находят точки пересечения кривых /, 2, 3,4 я прямой 5 на рис. 4-30 и по ним строят зависимости = f (t и Р = f (О (рис. 4-31). Из этих зависимостей при заданных значениях температуры окружающей среды определяют мощность, потребляемую термостатом от сети.

При наличии источников энергии, размещаемых в термостатированном объеме, по зависимости Р = / (У на рис. 4-31 находят предельное значение температуры, при котором термостат будет работать. Например, если в термостате рассеивается мощность 3 вт, то максимальная температура окружающей среды не может быть больше 50° С (прямая /, отстоящая от прямой на величину 3 вт).

Для определения толщины изоляции задаются размерами корпуса термостата, степенью черноты поверхности кожуха, мощностью внутренних источ-