Осциллирующий термосифон - еще один удар по температуре!

Около полугода назад (лето 2005) при экспериментах с тепловыми трубками выявил такой интересный эффект при котором теплопередача возрастала в несколько раз. Суть состояла в том, чтобы кроме пара транспортировалась и жидкость, так как теплоемкость жидкости на порядок выше. Схожий принцип применен в осциллируещей тепловой трубе (о которой я узнал в декабре 2005), но здесь жидкость возвращается не по контуру, что упрощает изготовление данной системы.

Как это работает: простой гравитационный термосифон определенного диаметра с водой в качестве теплоносителя (необязательно) и стеклянными стенками (материал был выбран для наглядности как экспериментальный). При подаче тепла на испаритель термосифон начинает работать как обычно, испаряя пар, но при повышении подводимого тепла начинается пузырьковое кипение теплоносителя, так как давление газа над поверхностью ниже, чем давление в пузырьке газа и несколько сложенных пузырьков поднимают водяную пробку, которая образовывается вследствие поверхностного натяжения жидкости, натяжение возникает как со стороны пузырьков газа так и со стороны адиабатной зоны. И эта пробка, из горячей жидкости, поднимаясь охлаждается о стенки конденсатора смешиваясь с холодной сконденсировавшейся жидкостью и частично сама стекает (гравитация не позволяет силам поверхностного натяжения остановить поток жидкости, но жидкость может остановиться, если трубка будет меньшего диаметра или же из материала, который лучше смачивается, например зашкуренная медь). То есть сама водяная пробка берет непосредственное участие в теплообмене «подтягивая» большое количество тепла в зону конденсации (охлаждения). Кроме того ничто не мешает и газу брать участие в теплообмене хоть в данной системе он выполняет двойную работу – переносит тепло и перемещает жидкий теплоноситель.
Для наглядности принципа на рисунке изображен схематический пример.(в конце статьи есть ссылка на видеоролик работающего устройства)

Как изготавливалась экспериментальная модель: стеклянную трубку длинной 30см, внешним диаметром 5мм и внутренним 3мм, запаиваем с одной стороны(стекло легкоплавкое, нагреть на газу до 600 градусов Цельсия ) заливаем теплоноситель наполовину (вода в моем случае) вставляем медную проволоку 0,15-0,3мм диаметром в трубку до половины. Далее снова прогреваем на газу в 2-3см от не запаянного конца и аккуратно скручиваем трубку, после остывания вытягиваем проволоку, получается капилляр диаметром равный диаметру проволоки. Далее герметизирую трубку мылом (кашеобразное хозяйственное мыло с водой), утрамбовывать аж до капилляра( Внимание! мыло должно быть мягким и легко должно выстреливать при повышении давления в трубке, иначе чревато разрывом трубки от давления а стекло и глаза сами понимаете) Далее медленно прогреваем воду в трубке зажав пальцем не запаянный конец когда вода начнет кипеть(будьте осторожны при повышенном давлении вода закипает при температурах выше 100 градусов) отпускаем палец и вода под давлением выстреливает часть мыла(только часть!) опять закрываем трубку и повторяем процедуру пока воды не останется 1/15-1/20 объема трубки. При кипении воды насыщенные пары газа вытесняют воздух через капилляр, наша цель удалить воздух полностью. Когда воздуха уже нет и количество жидкости равно норме, берем мыльную кашу и накладываем как можно ближе к концу трубки таким образом чтобы при охлаждении создавшееся разрежение в трубке подтянуло мыло к капилляру(не воздух!!!) и загерметизировало капилляр(густое мыло в трубку не попадет только перекроет максимум 1 см капилляра) . Дальше со стороны трубки прогреваем на газу капилляр и докручиваем трубку герметизируя её намертво далее просто откалываем ненужную часть трубки и прогреваем на газу скол чтобы придать законченный вид этому девайсу.

Вот такая трубка