Чем КТТ отличаются от обычных тепловых труб и как их применять
Июнь 2016-го. Остров Чеджу, Южная Корея. Третий день международной конференции по тепловым трубам. Во время перерыва подходят два китайца:
— Здравствуйте! А вы из Теркона?
— Из Теркона.
— А правда, что у вас Юрий Фольевич работает, Майданик?
— Правда.
— И что, он здесь?
— Здесь.
— Дак он еще и живой? И что, можно с ним сфотографироваться?
— Конечно.
Так с нашим Юрием Фольевичем в тот день сфотографировалось несколько десятков китайцев. Сначала вместо двух пришла группа из двадцати человек. Потом они еще видимо другим китайцам сказали и еще пара групп поменьше приходила посмотреть на живого ученого.
В этой статье — краткий экскурс в историю появления КТТ, чем КТТ отличаются от простых тепловых труб, серия коротких видеороликов о том, как применять КТТ.
История КТТ
Юрий Фольевич стоял у истока появления контурных тепловых труб (КТТ), изобретенных в тогда ещё Свердловске в начале 1970-х. Уже более четверти века КТТ успешно применяются в космической промышленности. Более 500 КТТ запущены и успешно эксплуатируются на борту космических аппаратов России, США, Китая, Европы.
В середине 2000-х появилась идея использования КТТ где-то не в космосе, а поближе. В гражданских продуктах. Для этого нужно было решить два вопроса — уменьшить размеры КТТ и наладить серийное производство. Космические КТТ были большими (труба толщиной с человеческую руку — обычное явление) и изготавливались индивидуально, штучно, под каждый конкретный космический аппарат. Так появилось предприятие «Теркон-КТТ».
Тепловые трубы
Обычные тепловые трубы (ТТ) сегодня — знакомая всем технология. Они применяются практически в каждом современном компьютере. Будь то настольный ПК или ноутбук. Тепловые трубы используются для переноса тепла от источника к радиатору. Когда невозможно или не удобно разместить радиатор сразу на источнике тепла.
ТТ были дважды (!) изобретены в США. Сначала Гоглером в General Motors Corporation. Затем доктором Гровером из Лос-Аламосской национальной лаборатории. Суть внутреннего устройств ТТ и принцип ее работы:
То есть ТТ — отрезок трубы со сложной внутренней структурой. Когда с одной стороны трубы происходит нагрев, тепло по центральному каналу переходит в виде пара на другой конец трубы. Затем по сложной капиллярной структуре внутренних стен трубы остывающая жидкость возвращается обратно. Цикл повторяется.
Каждая ТТ может передавать ограниченное количество тепла. Для того, чтобы передать больше тепла, используют несколько параллельных ТТ.
Ограничения применения ТТ:
- Небольшое расстояние теплопереноса. В условиях земной гравитации, при вертикальном размещении, ТТ работает эффективно при длине до 25 см.
- Мощность. Если нужно передать много тепла, не всегда получается использовать столько параллельных труб, сколько необходимо.
- Конфигурация. Каждый изгиб ТТ заметно влияет на ее эффективность. Сложная внутренняя структура трубки разрушается при изгибах. Соответственно, если требуется сделать несколько крутых изгибов, применение ТТ может стать нецелесообразно из-за большой потери эффективности.
Контурные тепловые трубы
КТТ — замкнутая система. Это не отрезок трубы.
КТТ состоит из испарителя и паропровода. Вся сложная начинка находится в испарителе. Паропровод же — обычная труба. При изгибах паропровода не происходит какого-либо значительного падения эффективности теплопередачи.
Обычно используется жесткая нагартованная труба из нержавеющей стали. Для сгиба контура применяются специальный трубогиб, чтобы не допустить перелома трубы. Так же возможно применение ненагартованной трубы из нержавеющей стали или из меди. Такой контур легко гнется руками, риск перелома трубы минимален. Даже настолько изогнутая КТТ остается вполне работоспособной:
Испаритель монтируется к источнику тепла. Средний отрезок паропровода монтируется змейкой внутри радиатора, для увеличения площади контакта.
Применение КТТ
Типовой сценарий появления КТТ-охлаждения в устройстве заказчика:
- Заказчик решает, что обычные системы охлаждения не позволяют функционировать его устройству с требуемым уровнем эффективности. Либо конструктив устройства не позволяет эффективно решить задачу теплообмена.
- Наши специалисты уточняют у заказчика все существенные условия функционирования его устройства.
- Если это допустимо и может принести ощутимую пользу, мы рекомендуем заказчику внести изменения в конструктив устройства. Для более эффективной работы системы охлаждения.
- Проектируется система охлаждения на базе КТТ. Моделируется пространственная конфигурация контура охлаждения. Выбирается тип испарителя.
- На основе разработанной документации изготавливается опытный образец системы охлаждения.
- После удачных экспериментов с опытным образцом изготавливается серия КТТ для конкретного устройства заказчика.
Применение КТТ. DIY-сценарий
Типовой сценарий, описанный выше, характерен для относительно больших заказчиков. Моделирование и опытные образцы могут стоить вполне заметных денег. Но есть и второй путь.
Кроме заказных разработок в ассортименте нашей компании есть так называемые «стандартные КТТ». Это набор контурных тепловых труб нескольких типовых конфигураций. Они обычно есть в наличии и относительно недорого их можно приобрести поштучно для своих экспериментов.
Понимая правила работы с КТТ вполне реально на базе таких стандартных труб сделать самостоятельно систему охлаждения для своего малосерийного (или вообще штучного) изделия.
Посмотреть доступные к приобретению варианты стандартных КТТ можно у нас на сайте. А понять основные правила работы с ними можно, посмотрев наш мини-сериал в заключительной части этой статьи.
