ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ТЕПЛОВАЯ ТРУБА
Общий вид экспериментальной установки дан на фиг. 2 и 3.
Сосуд Дьюара. Экспериментальная установка размещалась в стеклянном сосуде Дьюара, открытом с обоих концов, который имел внутренний диаметр 7,62 см, наружный диаметр 8,9 см и длину 101,5 см. Высокий вакуум между посеребренными поверхностями сосуда обеспечивал необходимую изоляцию тепловой трубы от окружающей атмосферы. Непосеребренные полоски позволяли после сборки сосуда осуществить контроль внутренней полости, где размещались элементы тепловой трубы. Сквозь стенки сосуда Дьюара проходило радиальное соединение, служившее для подачи рабочей жидкости и вывода термоэлектродов термопар.
Испаритель. Основное требование к испарителю заключалось в том, чтобы была возможность точного замера вводимой тепловой мощности. В результате были выбраны два электрических нагревателя. Основной нагреватель, расположенный ближе к теплопередающей поверхности, служил для обеспечения полной тепловой нагрузки, а вспомогательный охранный нагреватель — для уменьшения тепловых потерь в осевом направлении. Таким образом, точное измерение тепловой нагрузки системы осуществлялось путем измерения мощности, подводимой к основному нагревателю. Оба нагревателя питались от варисторов, их мощность измерялась ваттметрами.
Зона теплопереноса (фитильная камера). В качестве конструкционного материала фитиля был использован сплав рефразил С100-28. Вместо того чтобы изготовить фитиль цилиндрической формы концентрично со стенками сосуда Дьюара (как это делается обычно), было решено осуществить сборку фитиля из четырех горизонтальных слоев. Два центральных слоя имели ширину 5 см, в то время как верхний и нижний слои имели ширину, приблизительно равную 3,8 си. Такая форма фитиля позволяет исключить какие-либо гравитационные эффекты, когда сосуд Дьюара находится в горизонтальном положении. Для крепления фитиля было использовано специальное устройство, состоящее из четырех тефлоновых дисков, двух тонких стальных стержней и трех промежуточных опор. Эти промежуточные опоры необходимы потому, что все фитильное устройство служит силовым элементом, удерживающим алюминиевые диски, закрывающие торцы сосуда. Поскольку вакуум в камере между дисками составляет приблизительно 10_3 мм рт. ст., это устройство должно выдерживать сжимающее усилие, равное приблизительно 445 н. Для того чтобы распределение жидкости у каждого диска было б_)лее равномерным, к ним были присоединены на эпоксидной смоле кольцевые элементы фитиля. Так как длина экспериментальной камеры была намного больше расстояния между горизонтальными фитилями, влиянием цилиндрических концов можно пренебречь.
Конденсатор. Тепло, переносимое тепловой трубой вдоль С( суда Дьюара, передается алюминиевому диску, который снаружи охлаждается циркулирующей холодной водой. В последующем для этой цели будет использоваться фреон, циркулирующий по замкнутому контуру и меняющий свое агрегатное состояние при проходе через конденсатор.
Измерение температуры. Температура в системе измерялась при помощи медь-константиновых термопар примерно в 45 точках. Дифференциальные термопары были смонтированы на слюдяных дисках, устанавливаемых между двумя нагревателями для измерения существующих здесь градиентов. С помощью термопар, установленных на нагревательном алюминиевом диске, измерялись температуры с обеих сторон диска и в местах контакта цилиндрической части фитиля с горизонтальными фитилями. В фитильной камере были размещены шесть термопар, по две на каждом из концов и два в центре фитиля для измерения температур и для фиксации режима «пережога». На конденсаторном конце термопары были использованы для определения температур с обеих сторон алюминиевого диска. Перед сборкой системы было осуществлено определение теплопроводности алюминиевых дисков.
Система вспомогательных соединений. Система вспомогательных соединений показана на фиг. 3. Сначала эта система с помощью большого вакуумного клапана соединялась с вакуумной системой, обеспечивающей вакуум 10~6 мм рт. ст. в зоне теплопереноса. Затем к системе было добавлено устройство для вывода термоэлектродов термопар из фитильной камеры. Небольшой игольчатый клапан служил для зарядки тепловой трубы рабочей жидкостью. Система также снабжена штуцером для присоединения мановакуумметра, служащего для регистрации давления в тепловой трубе. С помощью другого штуцера осуществляется прямое соединение с зоной теплопереноса. Вся эта система вместе с клапанами и штуцерами присоединялась к сосуду Дьюара у выходного конца тепловой трубы.
Регистрация температуры. Использовался 20-точечный регистрирующий милливольтметр системы «Лидс энд Норсрап». Поскольку нет необходимости в регистрации показаний 45 термопар, после проверки всех показаний за контрольный период были выбраны наиболее представительные точки регистрации. Перепад температур между основным и охранным нагревателями контролировался потенциометром, что позволяло уменьшить тепловые потери от основного нагревателя.
