Протвинский филиал» обладает многолетним опытом в области разработки, изготовления и испытаниях тепловых труб и устройств на их основе различных модификаций. Конструкции разработанных в Протвинском филиале тепловых труб защищены патентами РФ.
Тепловые трубы и устройства на их основе обладают высокой теплопроводностью на порядки превышающую теплопроводность металлов, что позволяет эффективно применять их при решении задач по охлаждению и термостатированию различных объектов как на Земле, так и в космическом пространстве. Температурный диапазон применения тепловых труб (устройств на их основе) лежит в пределах от 80 К до 1200 К.
Тепловые трубы не имеют движущихся частей, не потребляют энергии, не требуют обслуживания, обладают малым удельным весом, надежны и долговечны, могут иметь гибкую транспортную зону, обеспечивать одностороннюю проводимость тепла (тепловых диодов), работать как тепловые ключи и против сил тяжести.
Тепловые трубы
Протвинский филиал» разрабатывает по требованиям заказчиков и изготавливает тепловые трубы:
- для охлаждения (термостабилизации) научной аппаратуры, аппаратуры средств связи и детекторов космического применения (спутников).
- для охлаждения элементов электронного оборудования, в том числе с высоким удельным энерговыделением.
- для систем локального обеспечения температурных условий в системах сложной геометрии (в т.ч. для автотранспорта, компьютерных системах).
- в качестве сезонно-охлаждающие устройства (двухфазным парожидкостным термосифонов), использующиеся при строительстве объектов в зонах с вечной мерзлотой.
Технические характеристики выпускаемых тепловых труб
- диапазон рабочих температур, (80...523)К;
- передаваемая мощность до 500 Вт/см2;
- термическое сопротивление, (0,05...1)К/Вт;
- внутренний диаметр, (4…40)мм;
- наружный диаметр, (6…100)мм;
- для космического и наземного применения:
- длина, (100...3000)мм;
- ресурс, до (15...17)лет;
- для сезонно-охлаждающих устройств:
- длина, до 20м;
- ресурс, до 30лет.
Устройства воздушного охлаждения
Устройства воздушного охлаждения предназначены для отвода тепла от различных источников с высокой плотностью тепловых потоков.
Основным элементом устройства является тепловая труба, в которой организована циркуляция теплоносителя. Конструкция зоны подвода тепла тепловой трубы варьируется в зависимости от конкретного применения устройства. Зона конденсации тепловой трубы имеет пластинчато-ребристый радиатор.
Устройство воздушного охлаждения имеет узлы крепления, может дополнительно комплектоваться элементами для принудительного распределения охлаждающего радиатор воздушного потока в зависимости от условий эксплуатации.
Разработка исполнений устройств воздушного охлаждения под конкретные условия эксплуатации, выбор совместимого с материалом корпуса тепловой трубы теплоносителя для необходимого диапазона температуры обеспечивают высокую эффективность работы устройства. Для работы устройства не требуется дополнительных источников питания.
Условия эксплуатации устройств воздушного охлаждения
- температура охлаждаемого объекта до 400 оС;
- удельная плотность отводимого теплового потока до 50 Вт/см2;
- условия охлаждения: свободная конвекция или принудительный обдув.
Области применения устройств воздушного охлаждения
- локальное охлаждение литейных форм при производстве легкосплавных литых автомобильных колес;
- обеспечение заданного теплового режима работы электронных, радиотехнических и электротехнических устройств с высоким удельным энерговыделением;
- утилизация тепла;
- обеспечение экологически чистого обогрева салонов автомобильного и железнодорожного транспорта;
- обеспечение температурного режима фрикционных систем и т. п.
Сезонно-охлаждающие устройства для подземной изоляции радиоактивных отходов
Проблема изоляции различных радиоактивных отходов (РАО) в последнее время приобретает огромное значение.
Одним из перспективных путей решения этой задачи является создание хранилищ и могильников в многолетнемерзлых горных породах, в которых физически исключается перенос радионуклидов, так как свободная вода находится в твердом состоянии.
Для повышения надежности хранения РАО и отвода выделяемого тепла используются сезонно-охлаждающие устройства (СОУ) на основе тепловых труб, относящихся к классу двухфазных термосифонов. СОУ позволяют эффективно использовать природный холод для управления теплофизическими режимами при подземной изоляции РАО.
Простота конструкции, отсутствие энергозатрат и технического обслуживания, низкая стоимость и удобство при транспортировке и монтаже, а также высокая надежность и ресурс делают эти изделия наиболее перспективными замораживающими устройствами.
Протвинский филиал ФГУП «НИИ НПО «ЛУЧ» располагает экспериментально-исследовательским и производственно-технологическим комплексом для проектирования, изготовления и испытаний СОУ. На стадии разработки СОУ решаются вопросы совместимости материалов и подготовки хладагентов.
Филиал имеет передовой опыт по прогнозированию ресурса этих изделий. Все это позволяет обеспечивать высокое качество изготовления СОУ на уровне самых передовых технологий.
Аналогичные устройства, серийно выпускаемые предприятием, применяются в различных областях народного хозяйства.
Технические характеристики
- Длина заглубляемого участка (зоны испарения), м - до 20
- Длина конденсатора, м - до 3
- Диаметр испарителя, мм - до 100
- Диапазон рабочих температур, °С - от -50 до +50
- Ресурс, лет - 30
Термосифоны для замораживания грунта
Актуальные проблемы при строительстве объектов в районах Крайнего Севера, Сибири и Дальнего Востока - сооружение устойчивых фундаментов, свай и опор для гражданского и промышленного строительства, прокладка дорог в труднопроходимых местах, продление сроков эксплуатации их в весенний период, стабилизация полотна железных дорог, взлетно-посадочных полос, аккумулирование холода в подземных или теплоизолированных резервуарах для создания необходимого микроклимата и др.
Наиболее эффективным способом решения этих проблем является использование теплопередающих устройств на тепловых трубах и их разновидности - двухфазных термосифонов для замораживания грунта. В зависимости от конструкции объекта, климатических условий, состояния грунта и тепловых нагрузок испаритель термосифона заглубляют в почву на глубину до нескольких метров, а конденсатор охлаждается наружным воздухом. Диаметр намороженного грунта достигает порядка 3 м при среднезимних температурах ниже минус 15 градусов.
При положительных температурах наружного воздуха, период которых в районах Крайнего Севера непродолжителен, замороженный просадочный грунт не успевает оттаять и его прочность не снижается.
Примером использования таких устройств является сооружение Транс- Аляскинского нефтепровода, в конструкции опор которого применены тепловые трубы в количестве 100000 штук.
Тепловые трубы имеют следующие преимущества перед аммиачно-рассольным замораживанием и замораживанием посредством вентилирования скважин холодным воздухом:
- простота конструкции;
- отсутствие энергозатрат и технического обслуживания;
- низкая стоимость.
Тепловые трубы за счет меньшей металлоемкости, простоты конструкции, гарантированного ресурса (30 лет) и коэффициента удельного продольного теплопереноса, в 5-10 раз превышающего аналогичный показатель жидкостных термосифонов и воздушных автономных установок, являются эффективными, высокоэкономичными и надежными устройствами.
Наше предприятие располагает производственно-технологическим и исследовательским комплексом для проектирования, изготовления и испытаний тепловых труб и устройств на их основе. Мы имеем передовой опыт по прогнозированию ресурса изделий, что позволяет обеспечивать качество производства тепловых труб на уровне самых передовых технологий, решению вопросов совместимости материалов и подготовки хладагентов.
Предприятие освоило серийный выпуск различных модификаций тепловых труб.
При установке длинномерных тепловых труб (более 8 м) возможно их изготовление с гибкими элементами с целью упрощения доставки и монтажа на объекте.
Технические характеристики
- Длина, м - 5-20
- Диаметр корпуса, мм - 25-100
- Диапазон рабочих температур, °С - минус 50…+50
- Ресурс, лет - 30
