Розробка та дослідження алюмінієвих теплових труб з різьбовою капілярною структурою для охолодження світлодіодних освітлювальних приладів

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.advisorНіколаєнко, Юрій Єгорович
dc.contributor.advisorNikolaenko, Yu. E.
dc.contributor.advisorНиколаенко, Юрий Егорович
dc.contributor.departmentКафедра атомних електричних станцій і інженерної теплофізики
dc.contributor.facultyТеплоенергетичний факультет
dc.contributor.researchgrantorНаціональний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»
dc.date.accessioned2019-10-02T13:29:53Z
dc.date.available2019-10-02T13:29:53Z
dc.date.issued2017
dc.description.abstractenFor lighting in the world, 19 to 22% of the generated electricity is consumed. The introduction of energy-saving technologies in lighting systems will provide significant energy savings and improve the environmental state by reducing emissions of thermal power plants in the environment. One way to save energy in lighting is to switch to LED lighting. Light output of LED light sources is 10 times higher than the light output of incandescent lamps and 2 times - compact fluorescent lamps containing mercury. However, when creating LED lighting products, the problem arises of ensuring a normal thermal regime of LED light sources. Solve this problem by using heat pipes whose thermal conductivity exceeds the therma conductivity of copper by hundreds of times. At the same time, the technology of manufacturing copper heat pipes with metal fibers or powder capillary structures is complicated. In addition, they have a significant mass. Therefore, it is promising to use lighter and cheaper aluminum heat pipes in LED devices. The best aluminum heat pipes with capillary omega-shaped grooves were developed for space purposes and are costly, since the capillary structure is obtained by extrusion using high-temperature metallurgical equipment. In this research work, new design and technological solutions for the creation of gravitational aluminum heat pipes with a threaded capillary structure, which is made in the form of a metric thread on the inner surface of the shell of the heat pipe in the evaporation zone, were first developed and investigated. Such heat pipes, in contrast to existing aluminum heat pipes with omega-shaped grooves, are more technologically efficient in production, which makes it possible to manufacture them in the conditions of existing small domestic enterprises, make their production cheaper and increase competitiveness. As a result of the work, sketch design documentation for a heat pipe with a threaded capillary structure, a heat flux simulator based on diamond-like films and an LED = lamp with a developed heat pipe was developed. Five experimental samples of heat pipes with heat carriers were created: chladone 141b, n-pentane and isobutane. Experimentally obtained: new graphical dependences of the heat transfer coefficient in the evaporation zone and in the condensation zone on the saturated vapor pressure at a constant density of the heat flux, and also on the dependence of the heat transfer coefficient in the evaporation zone and in the condensation zone on the density of the heat flux at constant saturated vapor pressure. Graphical dependencies are obtained: the thermal resistance from the slope of the heat pipe, the temperature drop across the heat pipe from the transmitted heat flux, the degree of uniformity of the temperature field and the value of the maximum heat flux transferred by the heat pipe are determined. Based on the obtained dependencies, an engineering methods for calculation and recommendations for the introduction of aluminum heat pipes with threaded capillary structure into LED lighting devices have been developed.uk
dc.description.abstractruНа освещение в мире расходуется от 19 до 22% вырабатываемой электроэнергии. Внедрение энергосберегающих технологий в системы освещения позволит обеспечить значительную экономию электроэнергии и улучшить экологическое состояние за счет уменьшения выбросов тепловых электростанций в окружающую среду. Одним из путей экономии энергии в освещении является переход на светодиодное освещение. Световая отдача светодиодных источников света в 10 раз превышает световую отдачу ламп накаливания и в 2 раза - компактных люминесцентных ламп, содержащих ртуть. Однако, при создании светодиодных осветительных приборов возникает проблема обеспечения нормального теплового режима светодиодных источников света. Решить эту проблему можно с помощью тепловых труб, теплопроводность которых превышает теплопроводность меди в сотни раз. Вместе с тем, технология изготовления медных тепловых труб с металоволокнистими или порошковыми капиллярными структурами является сложной. Кроме того, они имеют значительную массу. Поэтому перспективным является применение в светодиодных приборах более легких и более дешевых - алюминиевых тепловых труб. Лучшие алюминиевые тепловые трубы с капиллярными омега-образными канавками были разработаны для космического назначения и являются дорогостоящими, поскольку получение капиллярной структуры осуществляется методом экструзии с использованием высокотемпературного металлургического оборудования. В данной научно-исследовательской работе впервые разработаны и исследованы новые конструктивно-технологические решения по созданию гравитационных алюминиевых тепловых труб с резьбовой капиллярной структурой, которая выполнена в виде метрической резьбы на внутренней поверхности корпуса тепловой трубы в зоне испарения. Такие тепловые трубы, в отличие от существующих алюминиевых тепловых труб с омега-образными канавками, технологичнее в производстве, что позволяет изготавливать их в условиях существующих небольших отечественных предприятий, удешевляет их производство и повышает конкурентоспособность. В результате работы разработана эскизная конструкторская документация на тепловую трубу с резьбовой капиллярной структурой, на имитатор теплового потока на основе алмазоподобных пленок и на светодиодный светильник с разработанной тепловой трубой. Созданы 5 экспериментальных образцов тепловых труб с теплоносителями: хладон 141b, н-пентан и изобутан. Экспериментально полученіы: новые графические зависимости коэффициента теплоотдачи в зоне испарения и в зоне конденсации от давления насыщенного пара при постоянной плотности теплового потока, а также - зависимости коэффициента теплоотдачи в зоне испарения и в зоне конденсации от плотности теплового потока при постоянном давлении насыщенного пара. Получены графические зависимости: термического сопротивления от угла наклона тепловой трубы, перепада температуры по тепловой трубе от передаваемого теплового потока, определена степень равномерности температурного поля и значение максимального теплового потока, передаваемого тепловой трубой. На основе полученных зависимостей разработана инженерная методика расчета и рекомендации по внедрению алюминиевых тепловых труб с резьбовой капиллярной структурой в светодиодные осветительные устройства.uk
dc.description.abstractukНа освітлення в світі витрачається від 19 до 22 % електроенергії, що виробляється. Впровадження енергозберігаючих технологій в системи освітлення дозволить забезпечити значну економію електроенергії та покращити екологічний стан за рахунок зменшення викидів теплових електростанцій в навколишнє середовище. Одним з шляхів економії енергії в освітленні є перехід на світлодіодне освітлення. Світлова віддача світлодіодних джерел світла в 10 разів перевищує світлову віддачу ламп розжарювання та в 2 рази - компактних люмінесцентних ламп, що містять ртуть. Однак, при створенні світлодіодних освітлювальних приладів виникає проблема забезпечення нормального теплового режиму світлодіодних джерел світла. Вирішити цю проблему можна за допомогою теплових труб, теплопровідність яких перевищує теплопровідність міді в сотні разів. Разом з тим, технологія виготовлення мідних теплових труб з металоволокнистими або порошковими капілярними структурами є складною. Крім того, вони мають значну масу. Тому перспективним є застосування в світлодіодних приладах більш легких та більш дешевих - алюмінієвих теплових труб. Найкращі алюмінієві теплові труби з капілярними омега-подібними канавками були розроблені для космічного призначення і є дорогими, оскільки отримання капілярної структури здійснюється методом екструзії з використанням високотемпературного металургійного обладнання. В даній науково-дослідній роботі вперше розроблено та досліджено нові конструктивно-технологічні рішення зі створення гравітаційних алюмінієвих теплових труб з різьбовою капілярною структурою, яка виконана у вигляді метричної різьби на внутрішній поверхні корпусу теплової труби в зоні випаровування. Такі теплові труби, на відміну від існуючих алюмінієвих теплових труб з омега-подібними канавками, більш технологічні у виробництві, що дозволяє виготовляти їх в умовах існуючих невеликих вітчизняних підприємств, здешевлює їх виробництво та підвищує конкурентоздатність. В результаті роботи розроблено ескізну конструкторську документацію на теплову трубу з різьбовою капілярною структурою, на імітатор теплового потоку на основі алмазоподібних плівок та на світлодіодний світильник з розробленою тепловою трубою. Створено 5 експериментальних зразків теплових труб з теплоносіями: хладон 141b, н- пентан та ізобутан. Експериментально отримано: нові графічні залежності коефіцієнта тепловіддачі в зоні випаровування та в зоні конденсації від тиску насиченої пари при постійній густині теплового потоку, а також – залежності коефіцієнта тепловіддачі в зоні випаровування та в зоні конденсації від густини теплового потоку при постійному тиску насиченої пари. Отримано графічні залежності: термічного опору від кута нахилу теплової труби, перепаду температури по тепловій трубі від теплового потоку, що передається, визначено ступінь рівномірності температурного поля та значення максимального теплового потоку, що передається тепловою трубою. На основі отриманих залежностей розроблено інженерну методику розрахунку та рекомендації щодо впровадження алюмінієвих теплових труб з різьбовою капілярною структурою в світлодіодні освітлювальні пристрої.uk
dc.format.page8 с.uk
dc.identifier.govdoc0116U003780
dc.identifier.other2917
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/29586
dc.language.isoukuk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорськогоuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.subjectтеплова трубаuk
dc.subjectрізьбова капілярна структураuk
dc.subjectтеплові характеристикиuk
dc.subjectсвітлодіодний освітлювальний приладuk
dc.subjectсвітлодіодний модульuk
dc.subjectохолодження світлодіодівuk
dc.titleРозробка та дослідження алюмінієвих теплових труб з різьбовою капілярною структурою для охолодження світлодіодних освітлювальних приладівuk
dc.title.alternativeDevelopment and research of aluminum heat pipes with threaded capillary structure for cooling LED lighting devicesuk
dc.title.alternativeРазработка и исследование алюминиевых тепловых труб с резьбовой капиллярной структурой для охлаждения светодиодных осветительных приборовuk
dc.typeTechnical Reportuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
2017_2917.pdf
Розмір:
292.16 KB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Опис:
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
8.98 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Анотовані описи завершених науково-дослідних робіт КПІ ім. Ігоря Сікорського