Тепловая труба – устройство для передачи тепла за счет испарения и конденсации теплоносителя.
Термин тепловая труба введён профессором Гровером. (Лос-Аламос, 1963 год).
В нагреваемой части (зона испарения) тепловой трубы жидкий теплоноситель испаряется с поглощением теплоты испарения.
В охлаждаемой части (зона конденсации) пар, перетекающий из зоны испарения, конденсируется с выделением теплоты испарения.
Возвращение жидкости в зону испарения происходит за счёт капиллярных сил по капиллярно-пористой структуре (КПС), либо за счёт силы тяжести.
Схема работы тепловой трубы
Мощность, передаваемая тепловой трубой
Q = G×r (кВт)
G – массовый расход теплоносителя (кг/с),
r – удельная теплота испарения (кДж/кг)
Особенности передачи тепла тепловой трубой:
- полностью пассивный способ – тепло передаётся без затраты энергии, без движущихся частей или механизмов, без вмешательства человека.
Преимущества тепловых труб
- Естественная циркуляция теплоносителя (без насосов, вентилей, задвижек).
- Малое количество и расход теплоносителя.
- Отсутствие градиента температуры и термических напряжений в конструкции Т≈Const.
- Пассивное регулирование температуры и мощности.
Сравнение устройств
| Циркуляционный контур | Тепловая труба | |
| Фазовое состояние теплоносителя | как правило, однофазная система | двухфазная система |
| Перенос тепла осуществляется | за счет конвекции, теплосодержания теплоносителя и разности температур | паром в виде скрытой теплоты парообразования |
| Перепад температуры в системе | необходим | ΔТ →0 |
| Отношение объема теплоносителя к объему системы | ≈1 | ≤0,1 |
| Движение теплоносителя | активное, за счет напора, развиваемого насосом | пассивное, жидкость возвращается за счет капиллярного напора |