Разработка системы обеспечения теплового режима химического реактора с использованием аксиальных тепловых труб


Авторы

Борщев Н. О.1, 2*, Кочегарова А. В.1, 2

1. Объединенный институт высоких температур РАН, ул. Ижорская, 13, стр.2, Москва, 125412, Россия
2. Московский энергетический институт, Москва, Российская Федеоация

*e-mail: www.moriarty93@mail.ru

Аннотация

Тепловые аксиальные и контурные трубы все чаще находят применение в вопросах обеспечения теплового режима высокоэнергетического оборудования, так как данные устройства обладают очень низким термическим сопротивлением за счет работы на цикле испарение – конденсация. В данной работе представлена система обеспечения теплового режима химического реактора на основе торовой аксиальной тепловой трубы (АТТ) с двумя фитилями. В рамках дан-ной работы предложена физико-математическая модель аксиальной натриевой тепловой трубы, предназначенной для термостатирования химического реактора, в котором протекает эндотермическая реакция. В эксперименте для сопоставления с расчетом: 400 Вт подводились к зоне испарения омическим контактным нагревом, а на противоположной стороне осуществлялась дренажная прокачка азота при 300 К. Сравнение расчетной и экспериментальной температур в местах установки датчика температуры, что расхождение расчетной и измеренной температур в точке установки датчика не превышает 0,5 %.

Ключевые слова:

аксиальная тепловая труба, натрий, метод конечных элементов, высокоэнтальпийный тепловой поток, химический реактор, парожидкостная смесь

Список источников

  1. Cao Y. et al. A Review of Cooling Technologies for High-Speed Rotating Electrical Machines // Applied Thermal Engineering. 2019. Vol. 154. pp. 420–437.
  2. Reay D., Kew P., McGlen R. Heat Pipes: Theory, Design and Applications. 6th ed. Butterworth-Heinemann. 2014. 510 p.
  3. Jang J.H., Faghri, A., Chang W.S. Analysis of the Tran-sient Compressible Vapor Flow in Heat Pipes // Interna-tional Journal of Heat and Mass Transfer. 1991. Vol. 34. № 8. pp. 2029–2037.
  4. Song F., Ewing D., Ching C.Y. Effect of Condenser Geo-metry on the Performance of a Rotating Heat Pipe // Journal of Thermophysics and Heat Transfer. 2004. Vol. 18. № 3. pp. 394–400.
  5. Lin L., Faghri A. Heat Transfer in a High-Temperature Ro-tating Heat Pipe // Numerical Heat Transfer. Part A: Ap-plications. 1997. Vol. 32. № 2. pp. 175–191.
  6. Nouri-Borujerdi A., Laein P. Experimental Study of a Ro-tating Heat Pipe Using Water and Sodium as Wor-king Fluids // Heat and Mass Transfer. 2015. Vol. 51. pp. 1665–1672.
  7. Vasiliev L.L. Heat Pipes in Modern Heat Exchangers // Applied Thermal Engineering, 2005. Vol. 25. pp. 1–19.
  8. Pan R., Zhang K., Wang W. et al. Heat transfer characte-ristics analysis of heat pipe based on comsol // Annals of Nuclear Energy. 2024. Vol. 204.
  9. Su Z., Kuang Y., Li Z. et al. Experimental study on 100 hour-term performance of high-temperature sodium heat pipes // Annals of Nuclear Energy. 2024. Vol. 209.
  10. Зайцева В.В., Кича М.А., Маловик Д.С. и др. Экспе-риментальные данные по коэффициентам теплоотдачи рядов трубчатых электронагревателей в средствах нагрева воздушной среды // Вестник МАНЭБ. 2021. Т. 26. № 3. С. 54–61.
  11. Борщев Н.О., Лосев М.И. Идентификация комплекса теплофизических характеристик высокоэнтальпийной терморазлагающейся теплозащиты при джоулевом контактном нагреве в условиях высокого вакуума // Инженерно-физический журнал. 2025. Т. 98. № 3. С. 731–741.

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2018-2026