Comments 31
Что помешает теплоносителю пойти в другую сторону? Фитиль работает в обе стороны, никаких клапанов нет.
У этой жидкости почти в четыре раза лучшая удельная теплоемкость чем у воды.
В данном случае всё же стоит смотреть на удельную теплоту парообразования. Фазовый переход же.
Что помешает теплоносителю пойти в другую сторону? Фитиль работает в обе стороны, никаких клапанов нет.
Теплоноситель испаряется в нижней части фитиля у контакта с теплосъемником, а пар выходит через пароотводные каналы. Фитиль засасывает жидкость в освободившееся пространство.
Кажется, сообразил. То есть это конструктивно так сделано, что одна половина фитиля условно горячая, а вторая холодная?
Обычная теплотрубка возвращает жидкость по длинному фитилю, тут же жидкость из конденсатора должна стекать под действием гравитации, так как в возвратных трубках фитиля нет. Так что чувствительность к ориентации будет выше, чем у обычной теплотрубки. В системах на аммиаке используется абсорбция для прокачки хладагента, используется аммиак, так как он хорошо абсорбируется обычной водой. И эти системы также чувствительны к ориентации. Кстати помпы без движущихся частей тоже существуют и работают эффективнее капиллярного фитиля. Да и обычная Laing D5 работает у меня в контуре уже лет 10 и пока дохнуть не собирается, контур отводит 600+ ватт
А в чём отличие КТТ от обычных, лет уже 20 применяемых в кулерах, тепловых трубок? Потому что изображённая схема - она понятная, рабочая, но на мой взгляд - это самая обычная тепловая трубка, причём из ранних разработок, где рабочее тело возвращалось в зону нагрева гравитацией, а не капиллярным эффектом проложенного по длине трубки фитиля, и, соответственно, критичная к ориентации.
В статье Ю. Майданика акцента на отличиях КТТ от обычных тепловых трубок я тоже обнаружить не сумел; может быть, Вы поясните?
Тепловые трубки замкнуты сами в себе, поэтому у них высокое тепловое сопротивление и очевидный предел теплопередачи. Здесь система работает по контуру с полным разделением источника тепла и конденсатора. Так же, можно наблюдать практически линейную зависимость от рассеиваемой мощности / температуры, которое и не снилось тепловым трубкам. В КТТ влияние гравитации незначительно влияют на термоперенос, потому как фитиль имеет высоту в несколько мм, в отличии от тепловых трубок, в которых нужно прокачать всю ее длину.
С другой стороны, я с вами в одной лодке, потому как не понятно, почему эта технология активно не использовалась до сих пор. Возможно здесь есть подводный камень поболее всех ее преимуществ.
Спасибо, стало понятнее!
В одном предложении я бы сформулировал так: отличие КТТ от обычных тепловых трубок - в наличии замкнутого контура, по которому в процессе работы происходит постоянное однонаправленное перемещение теплоносителя, вызванное разницей температур в разных частях этого контура.
Выглядит как красивая идея, интересно почему до сих пор не взяли на вооружение.
Для тупых: разница в выделенном конденсаторе, так? Тогда, забывая про чудеса фитиля и испарителя, задаёмся вопросом: с какой стати жидкость в конденсаторе пойдёт назад, к испарителю, а не останется в трубке (смачивание, гравитация...), закупорив её?
Про чудо-жидкость: низкая теплота парообразования (88-95 против 2300 у воды), конечно, увеличивает интенсивность процесса, но где данные про вчетверо большую теплоёмкость? Почему ни в спецификации от 3М, ни в быстродоступных справочниках теплоёмкость вообще не упоминается? Ведь, учитывая, что вода всегда считалась самым теплоёмким веществом - это ведь на сенсацию тянет, по меньшей мере.
Upd:
Удельная теплоемкость CF3CF2C(O)CF(CF3)2 в жидкой фазе 1,102 кДж/кг°C
Удельная теплоёмкость воды — 4,180 кДж/кг°C
Не вчетверо выше, как написано в восторге, а вчетверо ниже. Уфф, школьные знания спасены, аварийная лампочка "не бывает" правильно мне в мозг посветила.
не понятно, почему эта технология активно не использовалась до сих пор.
Потому, что тепловые трубки можно производить на довольно простом оборудовании в огромных количествах по мизерной себестоимости, а описанное в посте - уже изделие из разнородных составляющих, да с процессами сборки?
Для тупых: разница в выделенном конденсаторе, так?
Попробую объяснить, как сам понял: принципиальное отличие КТТ в том, что теплоноситель циркулирует (под действием разницы давлений) по кольцевому контуру, постепенно охлаждаясь, при этом более горячий теплоноситель нигде не контактирует с уже остывшим, а передаёт тепло только наружу через стенки трубки. Обычная же тепловая трубка является заглушённой трубой, где горячий теплоноситель в газовой фазе движется (так же под действием разности давлений) от горячего конца к холодному, НО одновременно в этой же трубе навстречу ему по фитилю "кродёться" под действием капиллярных сил остывший сконденсированный теплоноситель в жидкой фазе, и эти встречные потоки естественно, обмениваются теплом - что снижает общую эффективность трубки.
да, теплообмен внутри трубки будет. Но вот насчёт разницы давлений - "ядерный реактор условно не показан". Вот трубка выходит, в ней газ. Вот где-то дальше он конденсируется в жидкость.
Если диаметр трубки мал - жидкость закупорит её за счёт поверхностного натяжения и, поскольку это те же силы, что создают давление в фитиле - никуда эту пробку не продавит. Если же диаметр трубки велик, то с какой стати жидкости двигаться? Она распределится по стенкам и будет пропускать газ по центру трубки. Опять не получается подача.
Выходит - подача осуществляется только за счёт того, что вещество образует на стенках сплошной жидкий слой, который касается фитиля, впитывается и тянет за счёт всё того же поверхностного натяжения жидкость к фильтру. То есть никакая "разность давлений" жидкость не толкает, но - тянет. Однако эти силы довольно малы, так что зависимость от гравитации (то есть ориентации системы) всё же будет, и сильная. Стоит по любой причине сплошному слою жидкости на стенках трубки прерваться, и "оторвавшаяся" жидкость уже будет иметь хорошие шансы закупорить трубку. Видимо, расчёт на то, что теплота парообразования очень мала, и жидкость будет образовываться интенсивно. Если, конечно, "на улице" тепло - иначе может и "заклинить". В отличие, кстати, от обычных тепловых трубок, у которых ни этой проблемы, ни зависимости от гравитации нет.
Специально оговорюсь: я не пытаюсь критиковать контурные трубки, а только лишь стараюсь понять принцип работы. Потому как в посте буквально всё (включая остальные мои замечания) подано неправильно. Так, из рекламок надёргано.
Как говориться, я ничего не покупаю и не продаю. Статья написана под эгидой "Мнение". Мне, как и вам немного неуютно от недопонимания этой технологии.
На мой взгляд мы недооцениваем силы капиллярного давления. На странице 123-124, описана формула и говориться капилляре, который может развивать давление в несколько десятков kPa. Да же, если взять за основу 50kPa, то это уже 0.5 от атмосферного. Мне кажется, что этого вполне достаточно. Кстати, там же есть график потери производительности горизонтального и вертикального расположений.
Что значит "закупорит трубку"? Осмелюсь предположить, что вы представляете себе условную трубку капельницы, где некий объём жидкости полностью перекрыл сечение, но не занял весь объём. То есть эдакий полосатик получился вода-воздух-вода-воздух... Если это так, то в тепловых трубках всё немного отличается от такого мысленного (или реального) эксперимента: там нет воздуха. То есть только рабочая жидкость и её насыщенные пары. В такой системе все "пузырьки" очень охотно схлопываются конденсируясь. Там две фазы одного вещества, которые охотно друг в друга переходят.
С остальными вопросами согласен.
Вот. Одним сомнением и у меня стало меньше. Спасибо за разъяснение по пузырям и пробкам.
Про жидкость и пары - ясно даже и ежу, только это ничего не меняет. Точнее, делает только хуже, потому что пары жидкости в состоянии, близком к конденсации, принципиально не могут создать повышенное давление.
Пробка - это полное перекрытие просвета трубки жидкостью с газом по обе стороны. Без сплошного слоя жидкости до впитывающего слоя, потому что, если слой жидкости "дотягивается" до фитиля, то силами связи в жидкости всё будет втягиваться в фильтр, проблем не будет.
Со стороны газа давление не может "продавить" пробку по той простой причине, что увеличение давления будет приводить к конденсации, так что давления выше насыщающего давления паров быть не может. И далеко не факт, что это давление окажется выше, чем силы сцепления жидкости с поверхностью трубки, силы поверхностного натяжения и - гравитация.
Таким образом, зависимость от вертикальной ориентации будет. Возможно, в варианте "всё в порядке, пока всё в порядке". И остановится, если почему-либо возникнет пробка (например, от встряхивания при землетрясении).
Вот оно и будет конденсироваться и продавливаться в ту сторону, где холоднее. Давление-то можно считать одинаковым по всему внутреннему объёму. А силы "сцепления жидкости с поверхностью трубки" уравновешены с обеих сторон пробки.
Как ещё один вариант решения можно выбрать материал и размер трубки такими, чтобы такая ситуация и вовсе не возникала. Или даже как-то поиграться геометрией трубки типа разного сечения или разной формой сечения. Но, честно говоря, не вижу особого смысла. И так должно работать.
Остаётся гравитация. При такой конструкции она должна помогать попадать жидкости в зону испарения, а не мешать этому процессу.
Похоже, что и при вертикальном положении - гравитация тоже в помощь (на картинке). Вот при перевернутом вверх тормашками - скорее всего получим сухой фитиль. Тогда засада с запуском бульбулятора.
слово "продавливаться" ничем не обосновано.
"Остаётся гравитация." - всё написанное мной вовсе не означает, что не должно работать. Только лишь то, что тупой надёжности примитивных тепловых трубок не будет, а будет значительная зависимость от внешних условий. К примеру, от ориентации к вертикали.
Другими словами - хорошая идея, разменивающая универсальность на эффективность. Но не чудо, откуда ни глянь, как описано в посте.
Удельная теплоемкость CF3CF2C(O)CF(CF3)2 в жидкой фазе 1,102 кДж/кг°C
Удельная теплоёмкость воды — 4,180 кДж/кг°C
Не вчетверо выше, как написано в восторге, а вчетверо ниже. Уфф, школьные знания спасены, аварийная лампочка "не бывает" правильно мне в мозг посветила.
Удельная теплоемкость, означает сколько энегрии нужно потратить, что бы определенный объем жидкости разогреть выше на 1°C. Для разогрева воды нужно потратить в 4 раза больше энергии.
Про сборку да, согласен. Она сложнее из за ручных операций, но не на много.
Удельная теплоемкость, означает сколько энегрии нужно потратить, что бы определенный объем жидкости разогреть выше на 1°C. Для разогрева воды нужно потратить в 4 раза больше энергии.
С чего бы это объём, где Вы такое определение взяли? По массе нужно считать. В любом случае то, что "Для разогрева воды нужно потратить в 4 раза больше энергии" означает, что теплоёмкость воды вчетверо выше.
Она сложнее из за ручных операций, но не на много.
Для производства - в разы. Разные компоненты с отдельным производством - против примитивной трубки с автоматическим сплющиванием концов.
В любом случае то, что "Для разогрева воды нужно потратить в 4 раза больше энергии" означает, что теплоёмкость воды вчетверо выше.
Если вы внимательно прочитаете, то я не писал выше, или ниже. Это ваше. Я написал лучше, что в данном случае так и есть.
Для производства - в разы. Разные компоненты с отдельным производством - против примитивной трубки с автоматическим сплющиванием концов.
А вот это мое любимое... Позвольте уточнить: последние 11 лет живу в ЮВА. Несколько лет жил и работал в КНР. Познакомился с несколькими десятками различных фабрик там же. Три из них - довольно крупные сборщики систем охлаждения. С одной из них сотрудничаю до сих пор. И если вы видели процесс распределения и запекания порошка в трубке, то должны понимать, что это более сложный процесс, нежели запекание плоского фитиля в матрицах по несколько десятков штук за раз.
Насадка ламелей охлаждения так же, чуть проще потому как не нужны особые крепежи для уже загнутых трубок обычных кулеров. Нет запрессовки готового радиатора в башмак и его дальнейшей полировки (некоторые производители забивают на это, поэтому у них башмак неровный).
Здесь есть доп. операции по герметизации переходных отверстий контура, но как мне подсказали, это можно делать оловянно-серебряными паяльными прокладками. Это один из вариантов. Учитывая сколько стоит рабочий день сборщика - ну так себе усложнение и удорожание. Так, что повторюсь - не на много сложнее.
Я написал лучше
неаккуратно в целом пост написан. Понимаю радость неофита, но - неаккуратно.
если вы видели процесс распределения и запекания порошка в трубке
процесс автоматического распределения и запекания дёшев и быстр, но увидеть ничего при этом нельзя. Видимо, вы о работе с высокой долей ручного труда - тогда верно, гораздо проще с плоскостью работать.
Мнение против того, что Novec лучше, чем вода в силу озвученного автором:
Меньшая удельная теплота парообразования у Novec может боком встать, т.к. будет испаряться больше вещества при том же количестве тепла на испарителе, а надо еще умудриться доставить этот пар до точки конденсации и отдать там тепло - ограничение по скорости транспорта пара.
рассуждения про более низкую температуру кипения у Novec тоже не очень применимы, т.к. в тепловых трубках всегда газ находится при давлении насыщенных паров и этот пар состоит только из теплоносителя, кипение происходит "без образования пузырьков" и при "любой" температуре (заливают теплоноситель, замораживают его, вакуумируют трубки, запаивают, а уже потом используют).
есть приколы к парами материала фитиля и теплоноситель. Непросто так используют медные тепловые трубки с фитилем из спеченной меди с водой.
На мой взгляд, низкая температура кипения - это хорошо. Если создать давление 0.15-0.17 как в тепловой трубке, то Novec будет закипать при 25-28, а не 35-38 как вода (тепловая трубка оживает именно при этой температуре). Еще, она в два раза менее вязкая. Значит можно использовать фитиль с меньшим радиусом пор и создать более высокое капиллярное давление. Замерзает Novec при -100 градусах - можно использовать снаружи. Про теплоту парообразования - не уверен. Скорее вы правы. Не знаю какие есть приколы с парами и материалами - разъесните, плз. У воды скорее есть. Novec в любом состоянии никак не взаимодействует с металами и их сплавами. От слова совсем.
А зачем нужно замораживать воду перед вакуумированием? В первый раз такое слышу. И мои глаза такого ни разу не помнят.
Вопрос не в том, при какой температуре жидкость кипит при данном давлении. Вопрос в том, какое давление установится при данной температуре кипящей жидкости. Жидкость теплотрубках кипит (активно испаряется, не надо придираться) всегда при подводе тепла.
На сколько я понимаю, чем раньше жидкость начнет испаряться, тем оно лучше. Чем выше давление этот процесс создаст, тем еще веселее. Или я не прав? В описанных Майдаником системах используется аммиак. Аммиак, он совсем дурной - испаряется при минусовой температуре. И прям красавчик - отводит столько, сколько тепловым трубкам и не снилось. Правда, там есть немалый минус - он создает безумное давление (около 20атм) и его рабочий диапазон температуры лучше +80 градусов не поднимать. А тут прям "золотая середина" получается.
| Она нетоксична в столь малых кол-вах, хотя пить ее конечно же нельзя
помнится один аэрокосмический (в прошлом) деятель топил таксу в подобной жидкости, которую ему потом пришлось приютить :)
В теории это всё интересно. Но где я могу купить/заказать кулер с такими трубками?
Контурные Тепловые Трубы в кулере настольного ПК