Исследование процесса получения капиллярно-пористых материалов из металлических порошков для тепловых труб

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.

1. Peterson G.P. An introduction to heat pipes – Modelling, testing and application. New-York: John Wiley and Sons;1994.

2. Агеенко А.В., Витязь П.А., Мазюк В.В. Способ получения порошковых капиллярных структур контурных тепловых труб с перевернутым мениском. Известия Национальной академии наук Беларуси. Серия физико-технических наук. 2011;2:5-9.

3. Мазюк В.В., Анчевский П.С., Автух А.А. Алиофобные капиллярно-пористые порошковые материалы для интенсификации процесса конденсации в тепловых трубах. Пористые проницаемые материалы и изделия на их основе: материалы 5-го Международного симпозиума, Минск, 30-31 окт. 2014 г. Минск: Беларуская навука; 2014: 283-290.

4. Мазюк В.В., Анчевский П.С. Композиционные порошковые капиллярные структуры на основе титана для контурных тепловых труб с перевернутым мениском. Порошковая металлургия: инженерия поверхности, новые порошковые композиционные материалы. Сварка. Сборник докладов 11-го Международного симпозиума. Минск: Белорусская наука; 2019: 549-556.

5. Бретштайдер С.Т. Свойства газов и жидкостей. Москва – Ленинград: Химия; 1966.

6. Пилиневич Л.П., Мазюк В.В., Савич В.В., Тумилович М.В. Пористые порошковые материалы с анизотропной структурой: методы получения. Минск: Тонпик; 2006.

7. Пилиневич Л.П. Исследование процесса разделения твердых частиц по размерам, форме, массе под воздействием вибрации. Доклады БГУИР. 2015;6(92):84-89.