СРЕДНЕТЕМПЕРАТУРНЫЕ ТЕПЛОВЫЕ ТРУБЫ
Для среднетемпературных тепловых труб, диапазон работы которых лежит в интервале температур 300—500° С, в качестве теплоносителей могут использоваться: дифенил, даутерм-А, три- финил М, сантовакс, ртуть, сера. Все перечисленные выше органические соединения подвержены термическому разложению и практически могут использоваться лишь в нижней части этого температурного диапазона — не более чем до 350° С [15, 84]. Вопрос о ресурсе работы таких труб уже затрагивался в предыдущем разделе.
Ртуть, хотя и имеет довольно неплохие теплофизические свойства и способна работать в весьма широком температурном интервале (от 200 до 600° С), однако коррозионно активна и, что самое главное, высокотоксична. Кроме того, она плохо смачивает нержавеющие стали и имеет неблагоприятные ядерные свойства. С ртутными трубами проведено незначительное количество экспериментов [17, 85], однако технического применения они пока не нашли.
Перспективным теплоносителем для использования при 200—600° С в гравитационных тепловых трубах с умеренным теплопереносом является сера [84]. Она имеет сравнительно низкую температуру плавления (112° С), высокие температуру кипения (444°С) и критическую точку (1040° С). Сера термически стабильна, не вызывает коррозионных повреждений нержавеющей стали, не противопоказана (в противоположность ртути) с точки зрения гигиены и безопасности. Такие теплофизические свойства серы, как а, рж, г, сравнимы с соответствующими свойствами органических теплоносителей типа даутерма. Однако некоторые теплофизические свойства серы (особенно динамическая вязкость жидкости) сильно меняются в интервале температур 200—600° С, что связано с переходами к различным модификациям серы, а также образованием молекул серы различных размеров [86]. Динамическую вязкость ее можно очень сильно уменьшить добавлением соответствующих веществ со свободными электронными парами, которые вызывают деление длинных полимерных цепочек серы Галогены (хлор, йод), амины и гидрогенные сульфиты могут быть использованы как такие добавки. В частности добавление- 3—5% йода к сере меняет динамическую вязкость в интервале температур 200—300°С на несколько порядков. Для работы капиллярных тепловых труб и при таком снижении вязкости сера остается сравнительно малоэффективным теплоносителем Для гравитационных тепловых труб она приемлема. Это показывает, в частности, результаты экспериментов, представленные в работе (84]. Опыты проводились на вертикальных тепловых трубах, внешний диаметр корпуса которых составлял 3,2 см, толщина стенки 0,25 см и длина 200 см. Трубы с помощью индуктора нагревались в нижней части на длине 0,5 см, тепло отводилось к водяному холодильнику через газорегулируемый зазор. Для сравнения использовались одинаковые тепловые трубы с различными теплоносителями — даутермом-А и серой (чистой и с добавкой к сере 3% и 5% иода). Опыты показали, что трубы, где теплоносителем является сера с добавкой 5% йода, при 200° С имеют характеристики, вполне сопоставимые с характеристиками труб, заполненных даутермом, а при 500° С имеют преимущества перед последними — термическое сопротивление их меньше и не происходит выделения газа вследствие термической диссоциации, как у даутерма. Наблюдения на тепловых трубах, изготовленных из стекла, где теплоносителем является сера с добавкой йода, показали, что при повышенной мощности на поверхности конденсатной пленки наблюдается волнообразование, а конденсация носит не чисто пленочный характер — на части конденсаторной зоны происходит капельная конденсация. Наряду с влиянием добавки йода на физические параметры теплоносителя эти эффекты,, по-видимому, и могут объяснить расхождение опытов с расчетами.
