Тепловые трубы

СОДЕРЖАНИЕ СТАТЬИ
  1. Функции и конструкция тепловых труб
  2. Особенности тепловых труб
  3. Функции тепловых труб
  4. Использование современных тепловых труб
  5. Трубы в тепловых сетях
  6. Видео: Тепловые трубы

Под тепловыми трубами принято понимать теплопередающие изделия, основной особенностью которых является возможность передавать огромные тепловые мощности при малых градиентах (перепадах) температуры. Трубы такого типа широко применяются в химической промышленности, теплоэнергетике, электронике и других промышленных сферах. В этой статье мы рассмотрим принцип действия тепловых конструкций и область их использования.

Функции и конструкция тепловых труб

Тепловые трубы

Основная сфера применения тепловых труб — промышленная. Например, можно сделать из таких труб слив для химических отходов, если он конечно Вам нужен.

Предшественником тепловой трубы считается термосифон. Его конструкция имеет множество отличий от конструкции современных труб, но принцип работы считается аналогичным.

Термосифон – трубчатая емкость, внутрь которой вводят немного жидкости. Затем из емкости откачивают воздух, после чего она запаивается (герметизируется).

Принцип работы:

  • К зоне испарения подводится тепло;
  • Жидкость внутри термосифона превращается в пар, который движется в зону конденсации под давлением;
  • Пар в зоне конденсации оседает на стенках и отдает им тепло. Таким образом, эффективный отвод тепла от зоны конденсации является одним из основных условий работы термосифона.

Если не обеспечить такие условия, возможен кризис кипения, при котором жидкость испаряется полностью, а теплопередача минует зону конденсации (теплопередача в таком случае проходит по стенкам изделия).

Использование термосифона позволяет обеспечить отличную мощность теплопередачи даже при незначительной разнице температур между концами прибора.

Отдельное внимание следует обратить на то, что термосифон будет работать только в том случае, если его зона конденсации расположена выше зоны испарения – только тогда конденсат вернется в зону испарения под воздействием силы тяжести.

В ряде случаев такая ситуация считается серьезным ограничением, потому термосифоны со временем были вытеснены более сложными конструкциями – тепловыми трубами.

Особенности тепловых труб

Тепловые трубы Гровера считаются самыми распространенными среди видов тепловых труб (названы в честь изобретателя). Конструкция такой трубы настолько проста, насколько это возможно в конструкции теплопередающего прибора. Тепловые трубы включают в себя такие элементы:

  1. Рабочую поверхность;
  2. Корпус;
  3. Фитиль (КПМ, капиллярно-пористый материал).

Каждый из элементов имеет свои особенности, рассмотрим их отдельно.

Корпус трубы обычно представляет собой камеру прямоугольного или круглого сечения. Для создания корпуса используются алюминиевые сплавы, нержавеющая сталь, стекло, мель, керамика или полимерные материалы. Среди основных функций корпуса выделяют эффективное отведение и подведение тепла, а также изоляцию рабочей жидкости. Поэтому корпус для тепловой трубы должен выдерживать большое внутреннее давление и быть герметичным.

Трубы тепловые изготавливают с корпусами различными размеров, при этом единственное ограничение в габаритах есть лишь «снижу» — размеры должны быть достаточными для того чтобы исключить воздействие капиллярных сил на участке движения пара.

Чтобы исключить возникновение подобной ситуации, расчет и изготовление тепловой трубы должны проводиться только специалистами.

Основным носителем тепла в тепловой трубе является рабочая жидкость. Она и обеспечивает работу всей системы.

Исходя из описанного выше, к рабочей жидкости выдвигаются определенные требования:

  • Она не должна подвергаться температурному разложению;
  • Жидкость должна иметь точку перехода «жидкость-пар» в том температурном диапазоне, в котором работает изделие;
  • Должна смачивать материал корпуса и фитиля трубы.

В тепловых трубах в качестве рабочих жидкостей используются разные вещества в жидкой фазе: сжиженные аммиак и гелий, вода, ацетон, ртуть, а также – серебро и натрий.

Фитиль создают из пористого материала, он позволяет перемещать жидкость из одной зоны в другую под воздействием капиллярных сил. Материал для этого элемента должен гарантировать равномерное движение рабочей жидкости по капиллярным порам. Обычно это металлический стек, металлический войлок или ткань саржевого типа плетения. В идеале для создания фитиля использовать медь, титан, нержавеющую сталь или никель.

Контурные тепловые трубы – отдельная категория тепловых изделий. У такой трубы в отличие от классической схемы конструкции отсутствует фитиль. Передача жидкости из одной зоны в другую осуществляется по контурным трубкам.

Функции тепловых труб

Тепловые трубы

Тепловые трубы применяются в определенных сферах, поэтому убедитесь, что они Вам нужны, ведь их стоимость будет больше, нежели стоимость обычных труб.

Основная функция – эффективная теплопередача между двумя зонами с различной температурой по оси трубы. Идеальная работа тепловых труб предусматривает, что режим работы элементов не достигнет критической точки.

Что касается подачи тепла к трубе, то она может осуществляться такими способами:

  1. Электрическим током;
  2. Открытым пламенем;
  3. ИК излучением;
  4. Контактом с нагретым телом.

Интересно, что единственной величиной, которая лимитирует тепловую мощность изделия, считается тепловая стойкость оболочки (корпуса).

Использование современных тепловых труб

На сегодняшний день сфера использования тепловых труб достаточно широка, материал задействуют:

  • При обустройстве каналов эффективной теплопередачи;
  • Для комплектации термостатов и приборов такого типа;
  • Для разделения источника нагрева и точки, в которую передается теплота в пространстве (стояк теплоты);
  • Для перенаправления тепловых потоков и терморегуляции.

Помимо всего этого, тепловые трубы являются основным элементов в тепловых диодах и выключателях.

На современном этапе характеристики тепловых труб выглядят впечатляюще:

  • Мощность теплопередачи составляет до 20 киловатт на квадратный сантиметр;
  • Рабочая температура 4-2300 К;
  • Ресурс работы превышает 20 000 часов.

Трубы в тепловых сетях

Но очень часто под тепловыми трубами понимают не только приборы для теплопередачи, но и конструкции, которые применяются в тепловых системах. Рассмотрим разновидности труб такого типа и особенности их использования.

Трубы для тепловых сетей производятся из различных материалов. Среди самых распространенных стоит выделить биметалл, асбестоцемент, углеродистую сталь (оцинкованную, со стеклокерамическим либо эмалевым покрытием).

Интересно, что от того, какой материал применяется при изготовлении, зависят не только теплопотери труб при транспортировке рабочей жидкости, но и долговечность системы отопления. Потому к выбору материалов для таких труб необходимо подходить со всей ответственностью.

Проанализируем преимущества и недостатки каждого вида труб для теплосетей.

Напорные трубы из асбестоцемента

В наше время такие трубы являются достаточно популярными, они имеют множество положительных качеств, которые позволяют обходить аналоги из других материалов.

Итак, достоинства:

  1. Устойчивы к ржавчине под воздействием почвенных растворов и прочих факторов;
  2. Выдерживают температуру до 130 градусов Цельсия;
  3. Теплопроводность в 120 градусов меньше в 62,5 раза, нежели теплопроводность в такой же трубе из стали.

Итог прост: определение «теплые трубы» по отношению к асбестоцементу вовсе не гипербола.

Добавим также, что трубы из асбестоцемента неприхотливы в обслуживании и просты в установке. Более того, они мало склонны к промерзанию даже тогда, когда в них не циркулирует теплоноситель (в этом случае теплый кабель для труб можно не использовать).

Теплые биметаллические трубы

Биметалл представляет собой высококачественную лиственную сталь с защитным специальным составом. Если говорить о толщине защитного покрытия биметаллических теплых труб, то оно составляет 5-20 процентов от толщины стенки трубы.

Основная особенность таких изделий – способ производства. Они изготавливаются горячекатаным методом и при этом необходимости термического воздействия на трубу не возникает. В результате это положительно сказывается на антикоррозионные качества готового изделия.

Трубы из биметалла для систем отопления весьма эффективны с точки зрения минимизации затрат, потому что их срок эксплуатации намного выше, чем срок службы труб из стали. И все же, для теплотрассы такие изделия применяются довольно редко из-за высокой стоимости.

Оцинкованные стальные трубы

Трубы из высокоуглеродистой стали с добавками цинка демонстрируют неплохую эффективность при работе с жидкостью, температура которой не превышает 70 градусов. Нужно понимать, что цинковое покрытие отнюдь не универсально – при работе с теплоносителем, pH которого составляет 6-7, трубы из оцинковки быстро разрушаются. На устойчивость покрытия также влияет уровень теплоносителя в трубе и скорость движения жидкости.

Легирующие добавки наравне с цинком применяются для продления срока эксплуатации. Высокую эффективность в качестве таких добавок показали алюминий и никель. Если говорить о других процедурах, с помощью которых можно повысить устойчивость труб к коррозии, то стоит выделить лакировку, пассивирование и фосфатирование внутренней поверхности.

Трубы данного типа отличаются невысокой экономичностью. Это объясняется тем, что высокий коэффициент теплопередачи стальной трубы является причиной быстрого остывания жидкости.

Трубы из стали с эмалевым покрытием

Стальные углеродистые изделия с эмалевым или стеклоэмалевым покрытием являются еще одной разновидностью тепловых труб.

Такие трубы обладают следующими преимуществами:

  • Высокая термостойкость;
  • Твердая, долговечная и гладкая внутренняя поверхность;
  • Высокая стойкость к воздействию различных теплоносителей (антикоррозионная устойчивость);
  • Продолжительный срок эксплуатации.

Если продолжать этот список, то, несомненно, нужно выделить невысокую стоимость труб с эмалевым покрытием.

Под термином «тепловые трубы» скрываются как достаточно простые трубы для систем отопления, так и довольно сложные теплотехнические конструкции. Тем не менее, информация об этих изделиях должна быть у каждого, кто принялся за создание отопительной системы в своем доме.

Видео: Тепловые трубы

Пластиковая канализация - фитинги и прав...
Цанговые фитинги - общие сведения и особ...
Монтаж сэндвич труб и ряд других нюансов
Пуш фитинги - конструкция, виды, особенн...
Труба нержавеющая зеркальная - производс...
Бесшовная стальная труба
Расход воды через трубу
Оцинкованная труба ВГП
Заборы из профильной трубы
Обсадные пластиковые трубы для скважины
Оребренные трубы
Труба ВГП
Чугунные трубы
Коническая трубная резьба
Крот для труб

Все права защищены © Stroy-Land.net (Строительство и ремонт, дом и дача, ландшафтный дизайн), 2013-2015