צינורות חום ורדיאטורים לצינורות חום

צינורות חום ורדיאטורים לצינורות חום

צינור חום טיפוסי מורכב מקליפה, ליבת יניקה ומכסה קצה, השואב את פנים הצינור לתוך 1.3 × לאחר לחץ שלילי של (10-1-10-4) Pa, מלא את החומר הנקבובי הנימי של היניקה ליבו בחוזקה אל הדופן הפנימית של הצינור עם כמות מתאימה של נוזל עבודה ואטמו אותו. קצה אחד של הצינור הוא קטע האידוי (קטע חימום), והקצה השני הוא קטע העיבוי (קטע קירור). ניתן לארגן קטע בידוד בין שני הקטעים בהתאם לצרכי היישום. כאשר קצה אחד של צינור החום מחומם, הנוזל בליבת הנימים מתאדה ומתאדה. הקיטור זורם לכיוון הקצה השני בהפרש לחצים קטן, משחרר חום ומתעבה לנוזל. לאחר מכן הנוזל זורם בחזרה לקטע האידוי לאורך החומר הנקבובי באמצעות כוח נימי. במחזור זה, חום מועבר מקצה אחד של צינור החום לקצה השני. במהלך תהליך העברת החום, צינורות חום כוללים את ששת התהליכים העיקריים הבאים הקשורים זה בזה:

(1) חום מועבר ממקור החום דרך דופן צינור החום וליבת היניקה המלאה בנוזל עבודה לממשק (אדים נוזליים);

(2) הנוזל מתאדה בממשק (אדי נוזל) בתוך קטע האידוי;

(3) הקיטור שבתוך תא הקיטור זורם מקטע האידוי אל קטע העיבוי;

(4) קיטור מתעבה בממשק הגז-נוזל בתוך סעיף העיבוי:

(5) חום מועבר מהממשק (נוזל האדים) למקור הקר דרך ליבת היניקה, הנוזל וקיר הצינור:

(6) עקב פעולת נימים בתוך ליבת היניקה, נוזל העבודה המעובה זורם בחזרה לקטע האידוי.

מאפיינים בסיסיים

צינור חום הוא אלמנט העברת חום המסתמך על שינוי הפאזה של נוזל העבודה הפנימי שלו כדי להשיג העברת חום, ויש לו את המאפיינים הבסיסיים הבאים.

1. מוליכות תרמית גבוהה מאוד

צינור החום הפנימי מסתמך בעיקר על העברת החום לשינוי פאזה גז-נוזל של נוזל העבודה, עם התנגדות תרמית נמוכה, ובכך בעל מוליכות תרמית גבוהה. בהשוואה למתכות כגון כסף, נחושת ואלומיניום, צינורות חום בעלי יחידת משקל יכולים להעביר מספר סדרי גודל יותר חום. כמובן, מוליכות תרמית גבוהה היא גם יחסית, שכן הבדלי טמפרטורה קיימים תמיד ואינם יכולים להפר את החוק השני של התרמודינמיקה. יתר על כן, יכולת העברת החום של צינורות חום מוגבלת על ידי גורמים שונים ויש כמה מגבלות העברת חום; המוליכות התרמית הצירית של צינורות חום חזקה, ואין שיפור רב בכיוון הרדיאלי (למעט צינורות חום רדיאליים).

2. תכונות איזותרמיות מצוינות

הקיטור בחלל הפנימי של צינור החום נמצא במצב רווי, והלחץ של הקיטור הרווי נקבע על פי טמפרטורת הרוויה. ירידת הלחץ הנגרמת מהקיטור הרווי הזורם מקטע האידוי לקטע העיבוי קטנה מאוד. על פי משוואות תרמודינמיות, גם ירידת הטמפרטורה קטנה מאוד, ולכן לצינור החום יש תכונות איזותרמיות מצוינות.

3. שונות של שטף חום

צינורות חום יכולים לשנות באופן עצמאי את אזור החימום של מקטעי האידוי או הקירור, כלומר, חום קלט עם שטח חימום קטן יותר וחום פלט עם שטח קירור גדול יותר. לחלופין, צינורות חום יכולים להזין חום עם שטח העברת חום גדול יותר ולהוציא חום עם שטח קירור קטן יותר, מה שיכול לשנות את צפיפות שטף החום ולפתור כמה בעיות העברת חום שקשה לפתור בשיטות אחרות.

4. הפיכות כיוון זרימת החום

צינור חום ליבה הממוקם אופקית, בגלל שכוח המחזור הפנימי שלו הוא כוח נימי, יכול לשמש כקטע אידוי כאשר הוא מחומם משני קצותיו, וקטע עיבוי כאשר הקצה השני מפזר חום החוצה. תכונה זו יכולה לשמש להשטחת טמפרטורה של חלליות ולוויינים מלאכותיים בחלל, כמו גם לכורים כימיים והתקנים אחרים שמשחררים קודם חום ואז סופגים חום.

www.superbheater.com