Investigations of the factors affecting the performance of a rotating heat pipeEtude des facteurs qui affectent le fonctionnement d'un tube echangeur rotatifUntersuchung der faktoren, die die leistung eines rotierenden heizrohres beeinflussenиccлeдoвaниe фaктopoв влияющич нa peжим paбoты вpaщaющeйcя тeплoвoй тpyбки

https://doi.org/10.1016/0017-9310(75)90190-8Get rights and content

Abstract

The rotating heat pipe is a device which utilises a two-phase heat-transfer cycle. Rotation about the longitudinal axis generates a centrifugal force field and a component of this acting along the tapered wall pumps the condensate back to the evaporator.

A theoretical Nusselt type analysis is proposed for the condensate film taking into account the drag effects of contra-flowing vapour. A performance prediction relates rates of heat transfer, rotational speeds, temperature differences across condensate films, fluid properties and heat pipe geometry.

Experimental investigation tests the analysis with good agreement for the two Arcton 113 and 21 fluids but no agreement with water. An explanation for this is proposed.

Résumé

Le tube échangeur rotatif est un dispositif qui utilise un cycle thermique à deux phases. La rotation autour de l'axe longitudinal engendre un champ de force centrifuge dont une composante agissant le long des parois effilées aspire le condensat vers l'évaporateur.

Une analyse théorique du type de celle de Nusselt est proposée pour le film condensé, elle tient compte des effets de trainée dans la vapeur circulant en sens inverse. Une prévision du fonctionnement permet de relier entre eux, les taux de transfert thermique, vitesses de rotation, différences de température à travers les films condensés, propriétés du fluide et géométrie du tube.

L'étude expérimentale permet de tester l'analyse et fournit un bon accord pour les deux Arcton 113 et 21 fluides mais aucun accord n'est obtenu pour l'eau. Une explication de ce fait est proposée.

Zusammenfassung

Das rotierende Heizrohr arbeitet mit einem Zwei-Phasen-Kreislauf für die Wärmeübertragung. Die Rotation um die Längsachse erzeugt ein zentrifugales Kräftefeld mit einer Komponente, die entlang der konischen Wand wirkt und das Kondensat zum Verdampfer zurückbringt.

Für die Untersuchung des Kondensatfilms wird ein Ansatz nach Nusselt vorgeschlagen, wobei die mitreiβende Wirkung des in Gegenrichtung strömenden Dampfes berücksichtigt wird. Eine theoretische Beziehung für die Leistung korreliert Wärmeübertragungsverhältnisse, Drehgeschwindigkeit, Temperatur-differenzen quer zum Kondensatfilm, Stoffwerte und Geometrie des Heizrohres.

Eine experimentelle Auswertung der Untersuchung zeigt gute Übereinstimmung für die Stoffe Arcton 113 und 21, aber keine Übereinstimmung für Wasser. Eine Erklärung dafür wird vorgelegt.

Реферат

Bpaщaющaяcя тeплoвaя тpyбкa пpeдcтaвляeт coбoй ycтpoйcтвo c двyчфaзным циклoм тeплoпepeнoca. Bpaщeниe пo пpoдoльнoй ocи oбpaзyeт пoлe цeнтpoбeжныч cил, a cocтaвляющaя этич cил, дeйcтвyющaя вдoль кoничecкoй cтeнки, нaгнeтaeт кoндeнcaт нaзaд в иcпapитeль.

Пpeдлaгaeтcя тeopeтичecкий aнaлиз типa Hycceльтa для плeнки кoндeнcaтa c yчeтoм cилы тopмoжeния oбpaтнoгo тeчeния пapa.

Oпpeдeлeниe peжимa paбoты cвязывaeт cкopocти тeплoпepeнoca, cкopocти вpaщeния, paзнocти тeмпepaтyp пo тoлщинe плeнки кoндeнcaтa, cвoйcтвaми жидкocти и гeoмeтpиeй тeплoвoй тpyбки.

Пpoвeдeнныe oпыты нa двyч жидкocтяч (Apктoн 113 и 21) дaли чopoшee coглacиe c тeopиeй. Иcключeниe cocтaвили oпыты c вoдoй. Пpивoдитcя oбъяcнeниe этoгo нecooтвeтcтвия.

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