Геозонд по принципу термосифона (тепловой трубки)

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Ещё добавлю.
Возьмите пузырёк со спиртом, залитый под самый обрез горлышка в руку и подуйте на него.
А теперь то же самое, но только несколько капель спирта на раскрытую лодонь (в которой Вы держали пузырёк со спиртом).
В первом случае ничего не почуствуете, во втором руке заметно похолодает.
Почему?
Потому, что площадь испарения отличется на порядок. Той самой границы раздела сред. А площадь теплообмена с рукой не изменилась.
Больше площадь - интенсивнее испарение.
Когда дуем, то уносим пар, освобождая место для новой порции. В предложенном испарителе, этим будет заниматься компрессор, откачивая пар от границы сред по всей длине зонда.

 

Тогда скорее нужно сделать капиллярную поверхность по внутренней стороне наружной трубы и насытить эти капилляры жидкой фазой. А в середине газовая фаза будет сама существовать, ей труба не нужна.
Получаем мелкопористое покрытие по внутренней стороне, как в тепловых трубках.
Подозреваю, что на коленке такое покрытие в трубе не сделать.
Может, как вариант, синтетическая/металлическая оплетка на длинной пружине. Пружину растянули- засунули в трубу - отпустили. Оплетка плотно прилегает к стенкам. А в середине для газа труба не очень то и нужна, давление газа и без неё будет практически одинаково по длине.

 

Одна беда, - это уже не залитый испаритель. На дне зонда (в газовой трубке) будет собираться невозвращаемое масло, ИМХО.
Разве только во время остановки компрессора зонд будет полностью затапливаться и масло будет всплывать, но это точно должно работать только с R22 при рабочих температурах испарителя (плотность масла меньше плотности R22). С другими хладонами не знаю.

Примерно такой я вижу конструкцию ТС с фитилем. Она действительно решает проблему смачиваемости стенок (равномерный теплообмен по всей длине) и гидростатического давления (зонд не залитый, отсутствует выраженный градиент температур кипения по длине). Но как практически реализовать качественный фитиль на длине десятков метров, - не очень представляю.
Искал и не нашел информации по смачиваемости материалов хладонами. К примеру, будет ли смачивать геоткань R290 или R22? А металлическую сетку? Если нет, то фитиль будет работать совсем не так как ожидалось.

 

Насчёт смачиваемости - надо пробовать.
А насчёт пружины и плотного прижатия - не уверен, что на такой длине фреон можно пропихнуть до дна чисто по фитилю. наверху его поток приличный - потечёт и оторвётся газовым потоком.
Вот с маслом - да. вытаскивать масло снизу непросто - поток газов у дна ещё никакой, и "дно" будет сдвигаться вверх по мере заполнения маслом.

 

Для гарантированного решения проблемы масла нужен ещё один ПТО. Если разделить контура тепловой трубки и компрессора промежуточным ПТО, проблемы не будет.

 

Кроме технологической проблемы "как сделать" - ещё и проблема как необходимые объёмы жидкости пропихнуть через такую поверхность до самого низа. Капилляр - хорошо на длине сантиметров-десятков сантиметров максимум. А на десятках метров уже всё.
Наверху получаются слишком большие потоки и пара, и жидкости, чтобы работало в таком виде.

 

Тогда, теряем преимущество DX, и получаем лиший теплообменник со своими потерями в несколько градусов. И получаем назад проблемы "чисто тепловой трубки", которая на такой длине тоже имеет потери и ограничения на скорость газов.
Я вот подумал... А что если в моей конструкции ещё и жидкость во внешний контур подавать снизу?
Надо попробовать капилляр посчитать из разного диаметра - может, его по наружке газовой трубки, под "изоспаном" вниз пропустить.
Тогда, свежим фреоном масло будет на верх выталкивать постепенно - в зону бОльших скоростей газа, откуда уже "пылью" можно выносить

 

Спец материалы для капилляра обещают возможность подачи жидкости на несколько метров вверх.
http://itp.uran.ru/kpm.htm
Вниз жидкость легко сама пойдет.

 

Вопрос как с насосами - несколько метров при нулевом расходе или несколько литров при нулевой высоте Посередине - это несколько капель на десятки сантиметров. А нам нужен и расход, и перепад. Насос можно подобрать, а с капиллярами...

 

Вниз то сколько угодно и без насоса.

 

Сколько угодно не получится. Лишнее всёравно по поверхности потечёт. Мокрую верёвку в стакан - и вниз. А потом стакан наклонять - практически сразу потечёт по верёвке снаружи быстрее, чем "внутри". Внутри что вверх, что вниз по скорости разница небольшая, но вниз нет ограничения по высоте.
Да и вопрос по возврату масла остаётся открытым.
Капилляр посчитать, я имел в виду капиллярную трубку вниз опустить, и фреон закачивать снизу. Тогда, масло во внешнем контуре будет вести себя как в "залитом" испарителе - постепенно, с ростом концентрации подниматься вверх, а потом эжектироваться в поток газа в газовой трубе и уноситься обратно в компрессор.

 

Это относительно просто решается. Фитиль должен содержать внутри себя канал (ы). К примеру такой пирог: геоткань | металлическая сетка с ячейкой 1-2мм | геоткань. Хладон буде опускаться по сетке, смачивая геоткань.

Все же думается рискованно применять такие фитили на DX. В каком-то месте хладон испарится, а вязкое масло останется и забьет все капилляры. Да, оно растворимо (или ограниченно растворимо) в хладоне, но как долго новая порция хдадона будет растворять масляную закупорку в фитиле?

Ограничения по скорости газов в ТС при использовании фитиля будут значительно подвинуты, ИМХО.
А проблемы гидростатического давления в вертикальных затопленных зондах в DX разве нет? Я вообще не понимаю как работают у 10метровых+ зондов нижние слои. Подозреваю что только на конвекции жидкой фазы хладона.

 

Поэтому (и не только, но ещё и из-за "плевания" жижей), я и не хочу залитый испаритель. И хочу газовую трубу до дна. Если "геоткань" или ещё какая мембрана справится с разделением сред, то получится испаритель с преимуществами залитого (теплообменная поверхность полностью покрыта жидкостью), но без его недостатков (гидростатическое давление, малая площадь границ сред, неустойчивое кипение, плевки жидкости)

 

Только проблему возврата масла надежно не решить этой конструкцией. И наличие масла как второго компонента в жидкой фазе все усложняет. Его вязкость при низких температурах высока, сколько его налипнет на капиллярах?
Поле таких ТС с теплообменниками выглядит надежней, позволяющим работу на большем диапазоне глубин и более масштабируемым в сравнении с DX.

 

При хорошем растворении масла во фреоне, эта проблема решается подачей жидкости туда, куда стремится масло, разбавляя его. Если фреон с маслом подавать снизу, то он будет мешать бесконечно наращивать концентрацию масла внизу, разбавлять, и выносить его выше, где оно будет концентрироваться и снова стекать вниз. В какой-то момент, получится "гейзер", но уже из концентрированного масла (если раньше не установится равновесие за счёт уноса потоком паров мелких капель масла). Вот этого-то гейзера я совсем и не боюсь, хоть вариант масляной пыли предпочтительнее. Т. е., при подаче жидкого хладагента снизу, исключён полный залив маслом испарителя, хоть в некотором количестве оно и будет там присутствовать.
Чисто умозрительно это так выглядит. Как будет на практике - только пробовать.
А капиллярность мне впринципе тут не очень нужна.
Снаружи у меня "залитый испаритель", из которого по организванной границе сред откачивается пар по всей высоте. Будет мембрану забивать маслом - будет разбавлять его свежим хладагентом (не успевшим испариться "под" маслянной плёнкой) и уносить выше, пока не вымоет до состояния когда пар сможет пробиться. Т. е., условия для динамического равновесия есть (больше масла - лучше условия для его уноса - отрицательная обратная связь). Значит, должно где-то устаканиться.