Пульсационные течения в паровом канале коротких низкотемпературных тепловых труб

Рис.4. Экспериментальные значения частот модуляции электрических импульсов в зависимости от перегрева испарителя ТТ: 1- ТТ с паровым каналом в виде сопла, близкого к соплу Лаваля; 2- ТТ со стандартным цилиндрическим паровым каналом, при равенстве внешнего диаметра ТТ и площади сечения капиллярно-пористых вставок.
Первые пульсационные течения в ТТ с паровым каналом в виде сопла, близкого к соплу Лаваля,  возникают при перегреве испарителя δT~4К, частота пульсаций (частота модуляции электромагнитных импульсов) f ~386 Hz.

При увеличении перегрева испарителя  δT~15К частоты пульсаций в паровом канале ТТ возрастают до~502 Hz, производная зависимости частоты пульсаций от температуры порядка 10.5 Hz/K. При исследовании ТТсо стандартным цилиндрическим паровым каналом и при одинаковым внешним диаметром 20 mm, длиной 100 mm и толщиной испарителя и капиллярно-пористой вставки 3 mm, первые пульсационные течения возникают при перегреве испарителя  δT~6К, частота пульсаций (частота модуляции электромагнитных импульсов)  f ~406 Hz. При увеличении перегрева δT~15К частоты пульсаций в цилиндрическом паровом канале увеличиваются до 474 Hz, производная зависимости частоты пульсаций от температуры порядка 7.5 Hz/K.
Зона нечувствительности емкостных датчиков в цилиндрическом канале ТТ, определяемая начальным конвективным характером течения пара, больше чем в паровом канале ТТ в виде  сопла, близкого к соплу Лаваля.
Динамический диапазон пульсаций в паровом канале ТТ в виде сопла, близкого к соплу Лаваля, несколько больше по  частоте, и равен 386 Hz – 502 Hz, по сравнению с диапазоном пульсаций 406 Hz – 474 Hz в цилиндрическом паровом канале.  Погрешность измерения частоты пульсаций измерительным трактом не превышает 3-5 Hz.
Представлены результаты моделирования течений сжимаемой паровой среды внутри парового канала в виде сопла, близкого к соплу Лаваля. При большой тепловой мощности, поступающей в ТТ и кипении в сеточном испарителе, в конфузорной части сопла возникает избыток пара, приводящий к росту давления до величины, при которой средняя температура слоев тонкого сеточного испарителя становится меньше температуры кипения рабочей жидкости, и кипение в испарителе прекращается. Избыток пара распространяется по диффузорной части парового канала в охлаждаемую область ТТ и частично конденсируется. В результате конденсации давление в паровом канале снижается и кипение в тонком испарителе возобновляется. Время роста давления, распространение волны пара в область конденсации ТТ и обратной волны разрежения определяет период пульсаций в паровом канале [5].