Фазовый переход. Пассивное охлаждение

[djsabaka]

жидкость легче масла, но с более низкой температурой кипения=сложная задачка

а если вот так см картинку
извините за paint просто надо было изложить идею пока не убежала:tehnari_ru_244:

 

[Shaj]

жидкость легче масла, но с более низкой температурой кипения=сложная задачка

а если вот так см картинку
извините за paint просто надо было изложить идею пока не убежала:tehnari_ru_244:

Не все понятно на схемке. В частности не ясно, герметичен ли масло комп или контачит по линии вода- масло?
Контакта вода- масло придется избегать (уже размышлял на этот счет). Масло гигроскопично, хоть и не сильно. Рано или поздно наберется воды и станет проводником.
Кроме того в случае открытого перевернутого маслокомпа возникает масса сложно преодолимых противоречий.

Возвращаясь к схеме. Если правильно уловил масль, принципиально она сводится к корпусу с полыми стенками, выполняющему функцию собственно термосифона. Эта мысль мне тоже приходила в голову.
P.S. Вода- не самая лучшая жидкость для работы с температурами около 40ºС. Но, я так понимаю, для изложения принципа это было не важно.

 

[Taper]

В термосифоне обязательно должен быть вакуум. Его свечками не получить. Поэтому чайник и не заметил.
Со схемой совершенно не согласен. Комп должен быть внизу полностью. От чего будет отбираться тепло водой? И как все это будет работать?
В моем понимании комп находящийся в своем герметичном корпусе разогревает масло которое отдает тепло через стенки воде /второй контур/ и далее вода переносит тепло вверх термосифона где оно рассеивается. Верх должен быть с радиатором.
В этом варианте много проблем.
Первая герметизация платы, вторая общая герметизация.
---
Предлагаю более простой вариант. Это практически сосуд Дьюара.
Сосуд Дьюара — Википедия
Внутрь масло и комп, между стенок вода с вакуумом. На шею радиатор.
---
Shaj, поддерживаю твою мысль про аналогию с модулем Пельтье.

 

[Shaj]

Предлагаю более простой вариант. Это практически сосуд Дьюара.
Сосуд Дьюара — Википедия
Внутрь масло и комп, между стенок вода с вакуумом. На шею радиатор.
---

Я тоже, чем больше думаю, тем больше убеждаюсь, что наиболее реальным является вариант твоего "сосуда Дьюара". Отпадает необходимость герметизировать маслокомп и отпадает вопрос несовместимости рабочей жидкости. Единственно смущает то, что ничего принципиально нового эта схема не несет в себе.
Тот же радиатор, слегка усиленный фазовым переходом.

 

[Shaj]

В термосифоне обязательно должен быть вакуум.

А вот и ничего подобного! Просто вакуум облегчает парообразование и не создает дополнительное сопротивление. Но это уже вопрос количества, а не качества. А эксперимент мой изначально грубый и об эффективности речь не идет.
Эксперимент продолжил, но уже с утюгом. Исключил прогрев стенок от поднимавшегося в электрочайнике пара.
Стало ясно, что парафин- утопия при неравномерном прогреве всего объема. Будут очаги перегретого расплава в глыбе нерасплавленного холодного парафина. Теплопроводность у него НУЛЕВАЯ.

 

[Taper]

У меня пока других идей нет.

 

[Taper]

Но это уже вопрос количества, а не качества.

А я думаю качества.

 

[Shaj]

Есть одна вещь в термосифоне, которая мне сильно мешает. Термосифон обязывает конструкцию расти вверх от теплосъемника. А ведь наиболее эффективным было бы забирать тепло с верхних слоев масла. И тут оно "пошло- поехало" расти вверх! Я уж не говорю о том, что конденсатор следовало бы располагать, как можно ниже (холодный воздух)! Можно, конечно поизобретать капиллярный транспорт, как в теплотрубках. Но уж больно замороченной при этом получается конструкция. Изящества нет.

 

[Taper]

Если хочется забрать тепло с верхнего слоя масла можно сделать радиатор, находящийся в самом верху масла. Радиатор соединить с внутренними стенками. Но не думаю, что это сильно прибавит эффективности.
Пока писал, пришла мысль, если все слишком просто можно перенести тепло из верхнего слоя масла внутрь сифона с помощью тепловых трубок. Радиатор на поверхности – тепловые трубки на дно сифона.
Но стоит ли гробить простоту сифона.

 

[Shaj]

Пока писал, пришла мысль, если все слишком просто можно перенести тепло из верхнего слоя масла внутрь сифона с помощью тепловых трубок. Радиатор на поверхности – тепловые трубки на дно сифона.
Но стоит ли гробить простоту сифона.

Конечно- это глупость. Все гениальное должно быть просто. Но разница температур в верхнем и нижнем слое масла у меня доходила градусов до десяти! Так что сбрасывать со счетов это нельзя.
Кроме того, готовые тепловые трубки не будут эффективно работать при температуре охлаждаемой жидкости 40ºС (слишком мало).
Я вот тут подумал о самодельной тепловой трубке. Сейчас мало времени, не могу нарисовать. Опишу словами.
Классическая теплотрубка конструктивно совмещает в себе два элемента: капиллярный транспорт и пароотвод.
Можно для упрощения их развести. Представь себе U-образную трубку, одна сторона которой заполнена гигроскопичным матерьялом (для простоты примера-ватой). Вторая- является сборником конденсата. Ватный фитиль поднимает жидкость к испарителю, жидкость испаряется и попадает на конденсатор, который устроен так, что конденсат сливается во второй отсек U-образной трубки. Надеюсь, что ты понял эту галиматью. Завтра нарисую.

 

[djsabaka]

да немного дурацкую идею я предложил, извините, да и новых пока нет
будем думать

 

[Shaj]

Можно, конечно поизобретать капиллярный транспорт, как в теплотрубках. Но уж больно замороченной при этом получается конструкция. Изящества нет.

Начал рисовать и понял, что сказал чушь. Все равно зона конденсации получается выше зоны испарения.

 

[Shaj]

да немного дурацкую идею я предложил, извините, да и новых пока нет
будем думать

Ты не прав. Мы все тут предлагаем дурацкие идеи. Главное, чтобы в итоге получилось нечто стоящее.

 

[Taper]

зона конденсации получается выше зоны испарения.

А как иначе?

 

[djsabaka]

вариант такой есть корпус zalman tnn TNN 300 загермитизировать его и залить маслом
а об отводе тепла от "очагов" позаботяться его тепловые трубки
а об общем охлаждении позаботяться его радиаторы.
но тут то уж конфигурацию точно не моменяешь

 

[Shaj]

вариант такой есть корпус zalman tnn TNN 300 загермитизировать его и залить маслом
а об отводе тепла от "очагов" позаботяться его тепловые трубки
а об общем охлаждении позаботяться его радиаторы.
но тут то уж конфигурацию точно не моменяешь

Ты не понял. Идея пассивного корпуса с радиаторами здесь не обсуждается, как самоочевидная и тривиальная.
Изначально данная ветка открыта для обсуждения идеи поместить комп ВНУТРЬ термосифона. Просто в силу вылезающих технических сложностей мы все больше сползаем к упрощенным вариантам. Если выяснится, что идея невыполнима, ветку надо будет просто закрыть.
А вариант переместить комп вместе с маслом из аквариума в пассивный корпус был ясен еще до изготовления PCera.
P.S. А тепловые трубки с температурами около 40ºС работать не будут. Об этом уже говорилось выше.

 

[Shaj]

А как иначе?

В тепловых трубках- иначе.

 

[Shaj]

А я думаю качества.

И все-таки ты оказался прав. Вакуум играет огромную роль в термосифоне. Только не в момент парообразования, а при конденсации. Вот цитата из "умной книжки": "Примеси не конденсирующихся газов.

1% воздуха снижает теплоотдачу на 60%, 2% - на 70%".

 

[Shaj]

Все никак не выйду из стадии "разложения по полочкам"

Все еще продолжаю перливать "из пустого в порожнее", раскладывая мысли по полкам. Вот что пока есть в сухом остатке:

Теплопередача в PСera разделена на два этапа:
- охлаждаемые элементы- масло (в большинстве случаев через радиаторы на охлаждаемых элементах)
- масло- окружающий воздух (этот процесс тоже не прямой, а опосредованный через радиаторы)

На любом из этих этапов количество передаваемого тепла зависит от:
1. Массы рабочего тела, контактирующей в единицу времени с охлаждаемым элементом
2. Теплоемкости рабочего тела
3. Разности температур рабочего тела и охлаждаемого элемента

Масса контактирующего рабочего тела может быть увеличена следующим образом:
1. Увеличением его плотности (опускаем, всилу пренебрежимо малого технологически доступного влияния на данный параметр)
2. Увеличением площади контакта (форма и поверхность радиаторов)
3. Увеличением скорости оборота рабочего тела
3.1. Путем ускорения конвекции (геометрия, облегчающая восходящие потоки)
3.2. Путем принудительного оборота насосами/вентиляторами (опускаем, ибо предполагается создание пассивной системы)

Теплоемкость рабочего тела может быть изменена:
1. Подбором собственно рабочего тела с повышенной теплоемкостью (не трогаем воздух, чтобы было, чем дышать)
2. Использованием увеличения количества поглощаемого тепла при фазовом переходе (фазовый переход масла не подходит, значит добавляется еще один промежуточный этап, либо масло заменяется на жидкость с подходящей температурой кипения)

Разность температур может быть увеличена:
1. При слабой конвекции используется разница температур верхних и нижних слоев
2. Добавление эффекта Пельтье (предпочтительно избежать его использования для повышения надежности системы)

Вот так с моей точки зрения выглядит поле поиска возможных решений. Если у кого- нибудь есть добавления буду чрезвычайно признателен.

 

[djsabaka]

Во чего придумал!
Две несмешиваемые (за счет большой разности плотностей) жидкости (эфир и масло?).
- Более плотная (нижний слой)- диэлектрик, контактирует непосредственно с источниками тепла (полностью покрывает их).
- Менее плотная (верхний слой), с низкой температурой кипения, выполняет функцию рабочей жидкости в термосифоне, меняя фазовое состояние с жидкого на газообразное и обратно.
Таким образом плотная жидкость выполняет функцию перераспределения тепла для создания оптимальных условий работы термосифона.
При этом значительно расширяется поле выбора жидкости для термосифона, т.к. можно выбирать из токопроводящих жидкостей.

я тут у друзей химиков поинтересовался вот их ответ:
"Жидкий азот, водород и гелий - вот что нужно! Ваша задача имхо неразрешима. Вся органика с низкой плотностью будет смешиваться с маслом, а из неорганики нужны соединения элементов из правых групп не далее 2-го периода, потому как все остальные будут плотнее. Аммиак, как выяснилось, не годится."