W artykule przedstawiono próbę zamodelowania wymiennika lamelowego, w którym elementem wymieniającym ciepło były rurki ciepła. Opisano jednowymiarowy model wymiany ciepła w rurce ciepła oparty na sieci oporów, poprzedzony przybliżeniem pracy układu oraz obliczeniem współczynnika przejmowania ciepła na powierzchni wymiennika (porównanie z symulacją CFD). Następnie wybrano odpowiednią strukturę kapilarną dla czynnika roboczego, którym była woda. Wyjaśniono algorytm użyty w celu otrzymania strumienia ciepła wymienianego przez pojedynczą rurkę oraz rozkład temperatur wzdłuż wymiennika. Otrzymane numerycznie wyniki porównano z eksperymentem [8]. Model w pewnym stopniu był zbieżny z empirycznie otrzymanymi wartościami. Różnicę pogłębił fakt, że mierzony strumień ciepła przenoszony przez rurki nie był stały. Analizując układ przy założeniu nie wykraplania pary wodnej z powietrza należy stwierdzić, że zastosowanie rurek ciepła jest ekonomicznie nieuzasadnione w stosunku do tradycyjnego wymiennika krzyżowego. Ciepło skraplania mogłoby w znaczący sposób zwiększyć gęstość strumienia ciepła, wówczas zastosowanie rurek ciepła mogłoby być uzasadnione. HEAT PIPE HEAT EXCHANGER (HPHE) APPLICATION ANALYSIS FOR HEAT RECOVERY IN AIR CONDITIONING SYSTEMS The paper presents an attempt to model heat pipe exchanger (HPHE). One dimensional heat pipe model based on thermal resistance network is described, preceded by explanation of various heat transport limits and calculation of heat transfer coefficient on heat exchanger surface (comparison with CFD simulation). Further capillary structure suitable for working fluid (which is water) is chosen and two algorithms are explained: one determining heat flux transported by single heat pipe and second estimating temperature distribution along heat exchanger. Results obtained from numerical models are compared with experiment [8]. Developed model is, to some extent, convergent with empiric values. Differences are increased[...]

Rurki ciepła są urządzeniami służącymi do przenoszenia (wymiany) ciepła na pewną odległość. Wszystkie rurki ciepła są układami zamkniętymi (brak wymiany masy z otoczeniem) napełnionymi czynnikiem roboczym znajdującym się w stanie dwufazowym, tzn. para i ciecz. Specyficznym ich rodzajem jest termosyfon, którego działanie zostało przedstawione schematycznie na rysunku 1. Termosyfon może mieć różny kształt, lecz najpopularniejszym i najprostszym jest zamknięta obustronnie rurka. Jest ona napełniona małą ilością czynnika roboczego, który w dolnej części, nazywanej parownikiem, jest ogrzewany i odparowuje bądź wrze. Powstająca para w tym procesie skrapla się w ochładzanej części, nazywanej zwykle skraplaczem. Sekcja środkowa, zwana adiabatyczną, jest izolowana termicznie, co zapobiega stratom ciepła. W parowniku rurka pobiera ciepło z otoczenia, a w sekcji skraplacza ciepło jest oddawane. Rurki ciepła są nazywane często cieplnymi nadprzewodnikami ze względu na bardzo duży współczynnik przewodzenia ciepła, o wiele większy niż używanych w praktyce metali. Umożliwia to wymianę ciepła na znaczne odległości przy możliwie najmniejszej różnicy temperatury. Spadek temperatury w sekcji adiabatycznej jest związany ze stratami ciśnienia w przepływie pary. Jest on niewielki i często pomijany w obliczeniach inżynierskich. Historycznie jako pierwszy termosyfonowy wymiennik ciepła opatentował amerykański inżynier Angier Perkins [1]. Jednym z wczesnych jego zastosowań był "przenośny" piec chlebowy wykorzystywany przez brytyjską armię w XIX wieku. Na rysunku 2 jest przedstawiona ulepszona konstrukcja takiego pieca opalanego gazem, nie, jak wcześniej, węglem czy koksem. Podobnie w inżynierii materiałowej wiele z procesów obróbki cieplnej odbywa się w piecach, które mogą być efektywnie chłodzone lub ogrzewane przez termosyfony. Takimi procesami są na przykład wyżarzanie czy odpuszczanie często stosowane po hartowaniu. Rurki ciepła mogą posłużyć takż[...]

  W artykule omówiono zastosowanie rurek ciepła w budownictwie, np. systemie przeciwoblodzeniowymobiektów mostowych, stabilizacji temperatury gruntu, osuszania i ochładzania powietrza itp. Zaprezentowano wyniki badań dwóch rurek ciepła o różnej średnicy zewnętrznej i długości (20 mm x 1,77 m oraz 22 mm x 0,55 m). Pojedynczą rurkę ciepła omywano wodą ciepłą w części parownika oraz wodą zimną w części skraplacza. Przeprowadzone badania pozwoliły na wybranie efektywniejszej rurki ciepła. Na podstawie badań doświadczalnych stwierdzono, że rurka ciepła o długości 0,55mwypełniona czynnikiemR404A jest najefektywniejsza z przebadanych rurek ciepła. Można ją wykorzystać do budowy wymiennika ciepła. Słowa kluczowe: rurka ciepła, wymiennik ciepła, parownik, skraplacz.Rurkęciepławynalezionow1942r., ale dopiero po upływie dwudziestu lat po raz pierwszy użyto jej w inżynierii kosmicznej. Znalazła ona zastosowanie również w wielu innych gałęziach techniki,m.in.wbudownictwie - w systemach przeciwoblodzeniowychmostówiwiaduktów, systemach regulacji temperatury gruntu, urządzeniach do odzysku ciepła, ochładzania i osuszania powietrza oraz jako element składowy próżniowych kolektorów słonecznych. Systemy przeciwoblodzeniowe mostów i wiaduktów, zapobiegające niebezpiecznym sytuacjom spowodowanym śliską nawierzchnią w niskiej temperaturze, mogą być pasywne lub aktywne. Po raz pierwszy system aktywny zastosowano w Stanach Zjednoczonych w stanie Wirginia nad rzeką Buffalo River. Jego schemat ideowy przedstawiono na rysunku 1. Czynnikiem pośredniczącym jest roztwór "glikol- woda", podgrzewany przez kocioł gazowy, sterowany za pomocą czujnika temperatury. Podgrzana mieszanina przepływa rurą o średnicy 89 mm przez rurę o średnicy 152 mm, która pełni funkcję parownika rurek ciepła. Układ jest napędzany pompą. Ze względu na słabą wydajność rurek ciepła czynnik roboczy typu HCFC-123 został zastąpiony amoniakiem. W zastosowanej technologii wyk[...]