Çalışma akışkanı ve kabuk malzemelerinin seçimi ve tasarımı

Çalışma akışkanı ve kabuk malzemelerinin seçimi ve tasarımı

Çalışma sıvısının seçimi

İyi bir çalışma sıvısı aşağıdaki özelliklere sahip olmalıdır: ① yüksek ısı transfer kapasitesi; ② Çalışma sırasında orta derecede doymuş buhar basıncı; ③ Sabit kimyasal bileşime sahip ve ayrışmayan, çekirdek ve kabuk malzemeleriyle uzun süreli uyumluluk özelliğine sahip; ④ Yüksek ısı iletkenliği ve iyi ıslatma performansı. Çalışma sıvısının seçimi kullanım gereksinimlerine bağlıdır.

Farklı çalışma akışkanları kullanılarak ısı boruları son derece geniş bir sıcaklık aralığında çalışabilir. Sıcaklık aralığına göre ısı boruları düşük sıcaklık, orta sıcaklık ve yüksek sıcaklık ısı borularına ayrılabilir. Düşük sıcaklıklı ısı borusu, çalışma sıcaklığı aralığı 4-200K olan bir ısı borusunu ifade eder. Helyumun çalışma sıvısı olarak kullanılması 4K'da çalışabilir. Hidrojen ve neon 20-30K aralığında kullanılabilir. Sıcaklık daha yüksekse mevcut çalışma sıvıları nitrojen ve oksijendir. 100-200K aralığında yaygın olarak kullanılan çalışma akışkanları arasında metan, etan, F-13 vb. yer alır. Düşük sıcaklıktaki çalışma akışkanlarının özelliği, iletim katsayılarının çok küçük olması ve kılcal yükselmeleridir. katsayılar da çok küçüktür. Genel mühendislik malzemeleriyle uyumludurlar ancak çalışma akışkanı olarak hidrojen kullanıldığında, malzemelerin hidrojen kırılganlığı (korozyon) sorununa dikkat edilmelidir. Düşük sıcaklıktaki çalışma akışkanlarının çoğu yanıcı ve patlayıcıdır ve oda sıcaklığında saklandıklarında yüksek basınçla süperkritik durumdadırlar. Bu nedenle kullanım sırasında güvenlik önlemleri alınmalıdır. Orta sıcaklıktaki ısı borusu, 200-700K aralığında çalışan bir ısı borusunu ifade eder. Bu, bugüne kadar en yaygın kullanılan ısı borusu türüdür. Bu sıcaklık aralığında su en iyi termal performansa sahiptir ve 350 ila 500K arasındaki sıcaklıklarda kullanılabilir. Dezavantajı ise alüminyum ve çelik gibi yaygın olarak kullanılan mühendislik malzemeleriyle uyumsuz olması ve uzun süre yalnızca bakırla uyumlu olabilmesidir. Ayrıca katılaşma noktasının yüksek olması kullanımını sınırlamaktadır. Ancak son yıllarda kapsamlı araştırmalarla çelik su fazı uyumluluğu konusunda ilerleme kaydedilmiştir; Atık ısının geri kazanımında çelik/su ısı boruları yaygın olarak kullanılmaktadır. Uzay aracı sıcaklık kontrolü ve iklimlendirme sistemleri için 200-350K aralığında, en iyi çalışma sıvısı, termal performansı sudan sonra ikinci olan amonyaktır. Üstelik alüminyum ve çelik gibi mühendislik malzemeleriyle uzun süre uyumlu olabilmesi ve düşük katılaşma noktasına sahip olması, uydularda ve uzay araçlarında yaygın olarak kullanılmasını sağlıyor. Aseton ve metanol, 300-400K aralığında, amonyağa göre daha düşük buhar basıncıyla ve amonyağa göre daha yüksek sıcaklıklarda kullanılabilmektedir. Özellikle metanolün termal performansı amonyaktan sonra ikinci sıradadır ve iyi kontrol hassasiyetine sahiptir, bu da onu gaz kontrollü ısı borularında çok kullanışlı kılar.

Www.superbheater.com