Lựa chọn và thiết kế chất lỏng làm việc và vật liệu vỏ

Lựa chọn và thiết kế chất lỏng làm việc và vật liệu vỏ

Lựa chọn chất lỏng làm việc

Một chất lỏng hoạt động tốt phải có các đặc tính sau: ① khả năng truyền nhiệt cao; ② Áp suất hơi bão hòa vừa phải trong quá trình làm việc; ③ Có khả năng tương thích lâu dài với vật liệu lõi và vỏ, có thành phần hóa học ổn định và không bị phân hủy; ④ Độ dẫn nhiệt cao và hiệu suất làm ướt tốt. Việc lựa chọn chất lỏng làm việc phụ thuộc vào yêu cầu sử dụng.

Bằng cách sử dụng các chất lỏng làm việc khác nhau, ống dẫn nhiệt có thể hoạt động trong phạm vi nhiệt độ cực rộng. Theo phạm vi nhiệt độ, ống dẫn nhiệt có thể được chia thành ống dẫn nhiệt nhiệt độ thấp, nhiệt độ trung bình và nhiệt độ cao. Ống dẫn nhiệt ở nhiệt độ thấp là ống dẫn nhiệt có phạm vi nhiệt độ làm việc là 4-200K. Sử dụng khí heli làm chất lỏng hoạt động có thể hoạt động ở độ phân giải 4K. Hydro và neon có thể được sử dụng trong khoảng 20-30K. Nếu nhiệt độ cao hơn, chất lỏng làm việc sẵn có là nitơ và oxy. Các chất lỏng làm việc thường được sử dụng trong phạm vi 100-200K bao gồm metan, etan, F-13, v.v. Đặc điểm của chất lỏng làm việc ở nhiệt độ thấp là hệ số truyền của chúng đều rất nhỏ và độ giãn mao dẫn của chúng hệ số cũng rất nhỏ. Chúng tương thích với các vật liệu kỹ thuật nói chung, nhưng khi sử dụng hydro làm chất lỏng gia công, cần chú ý đến vấn đề giòn (ăn mòn) hydro của vật liệu. Nhiều chất lỏng làm việc ở nhiệt độ thấp dễ cháy và nổ, khi được bảo quản ở nhiệt độ phòng, chúng ở trạng thái siêu tới hạn với áp suất cao. Vì vậy, cần phải có biện pháp phòng ngừa an toàn khi sử dụng chúng. Ống dẫn nhiệt ở nhiệt độ trung bình là ống dẫn nhiệt hoạt động trong phạm vi 200-700K. Đây là loại ống dẫn nhiệt được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay. Trong phạm vi nhiệt độ này, nước có hiệu suất nhiệt tốt nhất và có thể được sử dụng ở nhiệt độ từ 350 đến 500K. Nhược điểm là nó không tương thích với các vật liệu kỹ thuật thông dụng như nhôm và thép, chỉ có thể tương thích lâu dài với đồng. Hơn nữa, điểm hóa rắn cao của nó hạn chế việc sử dụng nó. Tuy nhiên, trong những năm gần đây, đã có nhiều tiến bộ trong khía cạnh tương thích pha nước của thép thông qua nghiên cứu sâu rộng; Ống dẫn nhiệt bằng thép/nước đã được sử dụng rộng rãi trong việc thu hồi nhiệt thải. Trong phạm vi 200-350K đối với hệ thống điều hòa không khí và kiểm soát nhiệt độ của tàu vũ trụ, chất lỏng hoạt động tốt nhất là amoniac, chất này có hiệu suất nhiệt chỉ đứng sau nước. Hơn nữa, nó có thể tương thích lâu dài với các vật liệu kỹ thuật như nhôm và thép, đồng thời có điểm hóa rắn thấp nên được sử dụng rộng rãi trong các vệ tinh và tàu vũ trụ. Acetone và metanol có thể được sử dụng trong khoảng 300-400K, với áp suất hơi thấp hơn amoniac và có thể được sử dụng ở nhiệt độ cao hơn so với amoniac. Đặc biệt là metanol, hiệu suất nhiệt của nó chỉ đứng sau amoniac và có độ nhạy điều khiển tốt, khiến nó rất hữu ích trong các ống dẫn nhiệt được kiểm soát bằng khí.

www.superbheater.com