§ 6. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СКРЫТОЙ ТЕПЛОТЫ ИСПАРЕНИЯ

Многие жидкости обладают значительной скрытой теплотой испарения. Этим можно воспользоваться для отвода тепла, выделяющегося на горячих спаях термобатареи в системах с ограниченным сроком службы.

Рис. 45. Термобатарея с теплоотводом за счет скрытой теплоты испарения.

Одно из возможных конструктивных решений термоэлектрической системы, в которой отвод тепла осуществляется за счет скрытой теплоты испарения жидкости, приведено на рис. 45. Здесь горячие спаи 1 термоэлектрической батареи 2 с хорошим тепловым контактом сопряжены с медной косынкой 3, на которой припаяна медная коробка 4, заполненная водой. Для увеличения поверхности испарения на верхней крышке коробки размещено несколько медных пластин 5, обтянутых специальным материалом — трикотином 6, обладающим хорошими фитильными свойствами. Нижние концы трикотиновых фитилей проходят в коробку и погружены в воду.

При незначительных габаритах и малом весе (600 г), включая и вес термобатареи, после заполнения рабочего объема (50 см3) воды данная система отводит тепловой мощности, выделяющейся на горячих спаях термоэлектрической батареи, в течение более 4 час.

Зависимость температуры на поверхности ребра радиатора от времени показана на рис. 46. Разность температур между радиатором и горячим спаем не превышала 1°. Приведенная кривая была снята для температуры окружающей среды 50°.

Другой конструктивный вариант теплоотводящей системы, использующей скрытую теплоту испарения, представлен на рис. 47. Здесь вода заливается в два сосуда 1 из плексигласа. Боковые поверхности этих сосудов 2 изготовлены из меди и припаяны к косынке 3, несущей термобатарею 4. В отличие от предыдущей конструкции здесь нет системы радиаторов, снабженной фитилями. Испарение воды, находящейся в сосудах 2, приводит к понижению температур косынки и соответственно горячих спаев термобатареи. Для выхода пара и заливки воды служат отверстия 5, закрытые мелкоструктурной сеткой 6.

Рис. 46. Зависимость температуры ребра от времени в приборе, использующем скрытую теплоту испарения.

Рис. 47. Второй конструктивный вариант теплоотводящей системы, использующей скрытую теплоту испарения.

При объеме заливаемой воды 100 см3 (в оба сосуда)термобатарея, выделяющая может работать непрерывно в течение 5 час. Общий вес системы (без воды) составляет 670 г.

Для количественной оценки метода отвода тепла за счет скрытой теплоты испарения воды можно пользоваться следующими соотношениями.

Количество испаряющейся воды равно

где а — коэффициент теплопередачи вода—воздух поверхность зеркала воды, влажность воздуха вблизи поверхности воды, сухого воздуха; влажность воздуха при температуре воды и при полном насыщении, сухого воздуха.

Значения определяются из соответствующих графиков.

В том случае, если происходит испарение воды, при конденсация водяного пара. Количество тепла которое может быть отведено испаряющейся водой, равно

здесь температура воды; температура воздуха.

Первый член правой части уравнения определяет количества испаряющейся воды, а второй член учитывает теплообмен воды с окружающей средой.

Величина в свою очередь состоит из двух слагаемых — мощности термоэлектрической батареи холодопроизводительности батареи т. е.