The study of condensable vapour vortex flow in short low temperature heat pipes

Abstract

Представлены результаты компьютерных исследований вихреобразования и изменения направления вращения парового вихря внутри коротких линейных тепловых труб (ТТ) с выполненным в виде сопла Лаваля паровым каналом. Впервые установлено, что паровой тороидальный вихрь, возникающий в результате взаимодействия потока влажного пара с нормально ориентированной плоской верхней крышкой ТТ может изменять направление своего вращательного движения. При небольшом температурном напоре на испаритель направление вращения парового вихря за счет эффекта Коанда и прилипания движущихся струй пара к стенкам происходит от периферии к продольной оси канала. При этом радиальное течение пленки конденсата по верхней крышке к расположенной на стенках канала капиллярно-пористой вставке и направление движения прилегающих слоев парового вихря оказываются встречными. Паровой вихрь за счет поверхностного трения замедляет течение пленки конденсата по верхней крышке ТТ и тем самым увеличивает ее эффективную толщину. При увеличении температурного напора на испаритель направление вращения парового вихря изменяется на противоположное, от продольной оси к периферии парового канала, и направления вращения прилегающих слоев пара и течения пленки жидкого конденсата становятся спутными, что приводит к резкому уменьшению эффективной толщины пленки. Экспериментальные результаты измерений толщины пленки жидкого конденсата, полученные с помощью емкостных датчиков, также показывают резкое уменьшение ее толщины при увеличении температурного напора на испаритель ТТ, что может быть косвенным подтверждением изменения направления вращения парового вихря. Ключевые слова: тепловые трубы, направление вращения парового вихря, напряжение сдвига пленки конденсата.