д.т.н., профессор, профессор кафедры инженерной психологии и эргономики
г. Минск
Leanid P. Pilinivich, D.Sc., Professor, Professor at the Department of Engineering Psychology and Ergonomics
Minsk
Тумилович Мирослав Викторович, д.т.н., доцент, начальник управления подготовки научных кадров высшей квалификации
220013, Республика Беларусь, г. Минск, ул. П. Бровки, 4, к. 422тел.+375-17-293-88-83
Tumilovich Miraslau Viktaravich, D.Sc., Associate Professor, Head of the Department for the Training of Scientific Personnel of the Highest Qualification
220013, Republic of Belarus, Minsk, P. Brovka str., 4, room 422tel. +375-17-293-88-83
д.т.н., профессор, заместитель академика-секретаря
г. Минск
Aliaksandar G. Kravtsov, D.Sc, Professor, Deputy Academician-Secretary
Minsk
аспирант кафедры инженерной психологии и эргономики
г. Минск
Dmitriy M. Rumiantsav, Postgraduate student at the Department of Engineering Psychology and Ergonomics
Minsk
аспирант кафедры инженерной психологии и эргономики
г. Минск
Kanstantin V. Hryb, Postgraduate student at the Department of Engineering Psychology and Ergonomics
Minsk
Тепловые трубы предназначены для эффективного отвода тепла от нагревающихся элементов и позволяют снижать температуру различных приборов. Тепловые трубы с капиллярными пористыми структурами предназначены для работы в условиях неблагоприятного действия сил тяжести. Основными их достоинствами являются высокая теплопередающая способность, а также способность удержания теплоносителя в капиллярно-пористой структуре при динамических силовых нагрузках. Цель работы – исследование процесса получения капиллярно-пористых материалов из металлических порошков для тепловых труб с повышенной эффективностью с использованием метода вибрационного формования. В статье обоснована актуальность создания тепловых труб из металлических порошков, приведены сведения о влиянии краевого угла смачивания, поверхностного натяжения и капиллярного давления на теплопередающую способность тепловой трубы. Показано, что для эффективной работы тепловой трубы необходимо создать такую капиллярную структуру пористого материала, которая одновременно могла бы обеспечить высокую скорость движения теплоносителя и его подъем на заданную высоту. Удовлетворить вышеуказанные требования возможно созданием капиллярной структуры методами порошковой металлургии путем оптимизации распределения размеров пор. При этом наиболее перспективным представляется способ формования при наложении на форму с порошком вибрационных колебаний. Получить необходимое порораспределение данным способом можно путем правильного выбора размеров частиц, формы, а также параметров вибрации. Это позволяет обеспечить заданную укладку частиц по размерам, определяющую плотность их укладки, размер пор, извилистость и длину поровых каналов. Исследовано распределение максимальных размеров пор по толщине образцов, полученных из порошков различного гранулометрического состава с применением вибрации. В результате разработан процесс получения капиллярных структур методом вибрационного формования металлических порошков в зависимости от размеров частиц порошка, амплитуды и частоты вибрации. Показано, что данным методом можно обеспечить заданное порораспределение капиллярной структуры для тепловых труб, что позволяет повысить их теплопередающую способность.
Heat pipes are designed to effective removing heat from heating elements and reducing the temperature of various devices. Heat pipes with capillary porous structures are designed to operate under conditions of unfavorable gravity forces. Their main advantages are their high heat transfer capacity, as well as the ability to retain the coolant in a capillary-porous structure under dynamic power loads. The purpose of this work is to study the process of obtaining capillary-porous materials from metal powders for heat pipes with increased efficiency of using the vibration molding method. The article substantiates the relevance of creating heat pipes from metal powders. The information about the influence of the contact angle, surface tension and capillary pressure on the heat transfer capacity of a heat pipe is provided. It is shown that for the efficient operation of the heat pipe it is necessary to create such a capillary structure of the porous material, which could simultaneously provide a high speed of movement of the coolant and its rise to a given height. The above requirements can be satisfied by creating a capillary structure using powder metallurgy methods by optimizing the distribution of pore sizes. In this case, the most promising method seems to be the method of molding when applying a vibration to a mold with a powder. It is possible to obtain the required pore distribution in this way by choosing the correct particle size, shape and vibration parameters. This makes it possible to ensure the packing of particles in size, which affects their packing density, pore size, tortuosity and length of pore channels. The distribution of the maximum pore sizes over the thickness of the samples obtained from powders of various granulometric composition with the use of vibration has been investigated. As a result, a process was developed for obtaining capillary structures by the method of vibration molding of metal powders, depending on the size of the powder particles, the amplitude and frequency of vibration. It is shown that this method can provide a given pore distribution of the capillary structure for heat pipes, which makes it possible to increase their heat transfer capacity.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.