«РОСАТОМ» / АО «ГНЦ РФ – ФЭИ»

Предложения к сотрудничеству

Мы открыты для сотрудничества, держим свои обязательства и готовы к реализации самых смелых проектов.

Теплообменное оборудование, работающее на принципе тепловой трубы

Функции тепловых труб

Функции тепловых труб весьма разнообразны, однако главная задача – передача тепловой энергии от ее источника к потребителю при минимальном градиенте температуры.

Тепловые трубы могут применяться в широком диапазоне температур от -200°С до 2000-2500 °С. Использование тепловых труб позволяет решать большое количество теплотехнических задач, например:

  • пространственное разделение источников и стоков теплоты (охлаждение отдельных элементов электронного оборудования и интегральных схем, работа в составе холодильников-излучателей космических ядерных энергетических установок);
  • выравнивание температур поверхностей и регулирование температуры (сведение к минимуму градиентов температуры корпусов космических аппаратов, устранения нежелательных температурных градиентов вдоль эмиттера и коллектора термоэлектронных генераторов и т.д.);
  • тепловые трубы могут выполнять функции тепловых диодов и выключателей.

Основные преимущества тепловых труб

Натриевая
тепловая
труба
ᴓ=100 мм,
h=10 м,
t=600 °С,
W=90 кВт

  • отсутствие термомеханических напряжений, связанных с градиентом температуры;
  • возможность повышения средней рабочей температуры без повышения максимально допустимой;
  • исключение снижения температурного потенциала при передаче тепла;
  • отсутствие вибраций и шумов, связанных с циркуляцией теплоносителя;
  • возможность создания изотермического оборудования;
  • резкое уменьшение последствий аварий, связанных с утечкой пожаро- и взрывоопасных теплоносителей.

Область применения тепловых труб

  • стекольная промышленность: изотермические прессформы, позволяющие производить тонкостенные высококачественные изделия методом прессования;
  • микроэлектроника: термостаты для производства полупроводниковых материалов, охлаждение ЦПУ, чипсетов и т. п.;
  • метрология: термостаты с градиентом температур не более 0,01 °С/см для градуировки средств измерения температуры, имитаторы абсолютно черного тела со степенью черноты не менее 0,99 (например, для калибровки оптических пирометров);
  • теплообменники-газонагреватели двигателей Стирлинга с повышенным ресурсом работы, позволяющие использовать различные источники энергии (органическое топливо, ядерный реактор, солнечное излучение и др.);
  • солнечная энергетика: передача тепла от солнечного приемника к преобразователям, двигателям и автономным источникам питания, солнечные коллекторы;
  • химическая промышленность: обеспечение изотермических условий для реакций, протекающих с выделением или поглощением тепла в больших объемах;
  • переработка углеводородного сырья: изотермические конверторы для получения метанола, синтез-газа, и др. продуктов;
  • коммунальное хозяйство: оборудование современных систем отопления производственных и жилых помещений, холодильники и устройства охлаждения, использование низкопотенциального тепла промышленных производств для отопления и горячего водоснабжения, геозонды для тепловых насосов;
  • строительство: стабилизация грунтов в условиях вечной мерзлоты;
  • космос, метеорология: холодильники-излучатели ЯЭУ, термостатирование приборов и другого оборудования.

Наши возможности

  • расчет, обоснование и разработка теплопередающего (теплообменного) оборудования, работающего в области
    отрицательных (-100…0 °С),
    низких (0…250 °С),
    средних (250…600 °С)
    и высоких (600…2000 °С) температур;
  • изготовление и испытания экспериментальных и опытно-промышленных образцов оборудования;
  • изготовление единичных изделий и мелких серий;
  • разработка конструкторской документации для изготовления теплообменного оборудования под требования Заказчика.
  • заполнение теплоносителем изделий Заказчика.

Опыт разработок

  • Созданы тепловые трубы различного назначения с жидкометаллическими теплоносителями на рабочую температуру 350-1000 °С (1968-2000 гг.).
  • Созданы метрологические термостаты для градуировки датчиков температуры в диапазоне от 70 до 900 °С с неизотермичностью менее 0,01 градуса и технологические термостаты с рабочей температурой 600-900 °С с неизотермичностью 0,25 °С (1990-2008 гг.).
  • Разработана, изготовлена и испытана молибденовая тепловая труба с литием на рабочую температуру до 1450 °С (2004-2006 гг.).
  • Разработаны утилизаторы тепловых выбросов для стекольной и деревообрабатывающей промышленности на основе тепловых труб (1990-1995 гг.)
  • Разработаны и изготовлены по заказу ООО «САПР-НЕФТЕХИМ» калиевые тепловые трубы для изотермического подвода тепла к химическому реактору для каталитической конверсии попутного нефтяного газа в бензин (2005-2007 гг.).
  • Разработаны и изготовлены по заказу ООО «САПР-НЕФТЕХИМ» термостатирующие панели для изотермического отвода тепла конверторов синтеза метанола и бензина из природного газа (2008-2009 гг.).

Публикации

  • Субботин В.И., Ивановский М.Н., Арнольдов М.Н. Физико-химические основы применения жидкометаллических теплоносителей. – М.: Атомиздат, 1970.
  • Субботин В.И, Ивановский М.Н. Сорокин В.П. Испарение и конденсация металлов. – М.: Атомиздат, 1976.
  • Ивановский М.Н., Сорокин В.П., Ягодкин И.В. Физические основы тепловых труб. М.: Атомиздат, 1978 г. (на русском и английском языках)
  • М.Н. Ивановский, В.П. Сорокин, Б.А. Чулков, И.В. Ягодкин Технологические основы тепловых труб. М.: Атомиздат, 1980.
  • Теплообменники с жидкометаллическим теплоносителем в двигателях Стирлинга. Аналитический обзор. ФЭИ-0235 М: ЦНИИАтоминформ, 1989. – 46 с.
  • Логинов Н.И., Михеев А.С., Снежко Л.Л. Гидродинамика и теплообмен в испарительно-конденсационных системах передачи тепла. Обзор ФЭИ-0281. М.: ЦНИИАтоминформ, 1996. – 128 с.
  • Логинов Н.И., Михеев А.С. Экспериментальные модели для верификации кодов для расчета испарительно-конденсационных систем передачи тепла, Препринт ФЭИ-2613, 1997, 14 с.
  • Логинов Н.И., Михеев А.С. Теплообменники-утилизаторы тепловых выбросов на базе двухфазных термосифонов. Препринт ФЭИ-2691, 1998, 50 с.
  • Патент РФ на изобретение №2175102 от 24.11.1999 «Способ изготовления теплообменного оборудования с жидкометаллическим теплоносителем»
  • Ивановский М.Н. Технология высокотемпературных жидкометаллических теплоносителей и тепловых труб. сб. тр. ГНЦ РФ-ФЭИ; [отв. ред. Н. И. Логинов]. Обнинск, 2005.
  • Логинов Н.И., Михеев А.С., Мухлынин А.А. Метод измерения расхода натрия в тепловой трубе на основе электромагнитного датчика. Известия высших учебных заведений. Ядерная энергетика. 2012. №1. С. 109-116.
  • Рачков В.И., Арнольдов М.Н., Ефанов А.Д., Калякин С.Г., Козлов Ф.А., Логинов Н.И., Орлов Ю.И., Сорокин А.П. Использование жидких металлов в ядерной, термоядерной энергетике и других инновационных технологиях. Теплоэнергетика. 2014. №5. С. 20.