Геозонд по принципу термосифона (тепловой трубки)

r22+минералку вычеркиваем

Ага, чтобы избежать влияния гидростатики зальете хладона из расчета затопления, допустим, двух метров зонда.
- Не боитесь получить сухой фитиль в верхней части зонда при нижней подаче хладона? Есть шансы что не будет работать верхняя часть.
- Диаметр зонда должен быть рассчитан на минимальную скорость газа для подъема масла. На каком участке зонда? Слишком заузите зонд, - потери давления, слабо, - невозврат масла.

Было бы очень заманчиво реализовать это, но DC + Нижняя подача (да и верхняя тоже)+ фитиль + незатопленный испаритель выглядит очень ненадежным в плане возврата масла на всех режимах работы.

 

Сухой фитиль наверху значит избыток зонда по теплопроизводительности (испаряется весь фреон, не доходя до верха), или недостаток компрессора (Т кип высокая), или малую подачу фреона (Ткип. низкая). Иначе, куда ему деваться? В таком случае, лучше отбирать тепло поглубже, где теплее.
Диаметр расчитывать по верхнему метру-двум-пяти. Там максимальный поток газа. Зависит только от объёмной подачи компрессора при Ткип.
Если масло не будет выносить ниже, то "дно" само поднимется наверх. Чем больше масла, тем выше оно полезет, пока не вылезет на самый верх. Ну, или плеваться им начнёт. Всё как у полностью затопленного испарителя с нижней подачей.
По фреону мне пока интересней 134а с синтетикой. Бытовуха сейчас в основном под это делается, и характеристики по ним дают.
Значит, и мощность движка под него (правда, для других Ткип.). Не хотелось бы пергруз/недогруз получить. Хотя, над чем я думаю, будет на улице работать - ещё и утеплять надо, а сброс тепла только через теплообменник на теплоноситель

 

Нет, значит гейзер со дна бьет на два метра, и капилляры поднимают жидкую фазу еще на 0.5. А дальше все...

Но Вы сами описали довольно сложную задачу для предполагаемого ДС. 500 Вт один компрессор на один зонд это хорошо, но как правило необходимо в разы больше. Так вот, задача распределения жидкой фазы между зондами мне видится не такой уж и простой. Применять пауки? Есть карантия что через какое-то время менее производительные зонды не будут полностью затоплены а более производительные будут полусухими?

При условии что фитиль смочен на этих верхних метрах

Это железобетонно работает только если плотность масла меньше плотности хладона и оно частично растворимо (т.е. r22 + минералка). Тогда его будет гнать наверх. В противном случае хладон будет более-менее равномерно испаряться со смоченной части фитиля а масло или оставаться на фитиле или выбрасываться в газовый канал везде где смоченный фитиль. Скорость газа не на всей протяженности будет достаточной для возврата масла.
Да, вопрос,- жидкая фаза будет именно кипеть или испаряться? Если испаряться, - масло останется на фитиле. Допускаю что возможны участки с отсутствием кипения.

ТС с фитилем более предсказуем и стабилен чем DC в нашем случае.

 

А какбы какое отношение имеет испаритель к расчёту объёма заправки фреона?
Заливать я его (испаритель) буду по перегреву пара. На худой конец, из расчёта желаемой теплопроизводительности и разницы давлений кипения/конденсации (Капилляр).
Понятно, что в системе его должно быть не меньше, чем в испарителе в номинальном (каком-то "крайнем" режиме). А это - объём "внешнего контура" такого испарителя - пространство между трубок, а никак не "метр-два-десять всего зонда"

 

Кстати, подумав ещё немного, пришёл к выводу, что для такого испарителя лучше иметь мембрану (НЕ ФИТИЛЬ), не смачиваемую фреоном. Она лучше отделит жидкую фазу от пара. Жидкость совсем не пропустит, а пар легко.
Впрочем, толку от этих рассуждений никакого. Всёравно смачиваемость врядли удастся установить однозначно. (тем более, несмачиваемость)

 

1. Не должно быть никакого гейзера. Пузырю, образовавшемуся внизу, и перекрывшему сечение межтрубного пространства, проще уйти в газовую трубу, чем поднимать столб жидкого фреона.
2. Допустим всё как Вы описали. Фреона подаётся на 400Вт, пара вылетает на 200Вт. Куда девается половина фреона, если вверху сухо?

 

Масло оставшись на мембране, её затыкает. Значит, кипящий за фитилём фреон, выплюнет пар в другом месте, а из этого места унесёт часть масла.
Попавшее в газовую трубу масло, если не уносится паром наверх, то падает вниз, скапливается до тех пор, пока его снизу не вытолкнет фреоном, испаряющимся ниже. А дальше - масляный гейзер.
В любом случае, все потоки всех веществ и фаз, при питании снизу и отборе сверху, направлены снизу вверх. Значит, даже залитому под завязку маслом испарителю, когда в него снизу подают фреон, не остаётся ничего, кроме как выплюнуть масло в компрессор. Концетрация масла упала, фреона добавилось. Следующая порция фреона - снова концентрация масла упала, фреона добавилось... И так до тех пор, пока концентрация масла не начнёт пополняться за счёт испарения и уноса только паров фреона (зашёл фреон с маслом, фреон испарился, масло осталось).
Т. е., Установится динамическое равновесие концентраций.

 

Если необходимо больше, то бурим ещё скважину, опускаем ещё один зонд, ставим ещё один компрессор, подключаем в параллель по теплоносителю и электричеству.
Суть в том, чтобы сделать простой, дешёвый, надёжный "внешний" (уличный) ТН без лишних земляных работ, занимающий минимум места.
Распространённый компрессор от холодильника, зонд, капиллярка, ТО и малюсенький ЦН в комплекте. Забурился, опустил зонд, подключил теплоноситель, воткнул вилку в розетку - и всё - ни тебе "контроллеров", ни паутины труб по всему участку...

Если же много зондов на один компрессор, то это классический случай "много испарителей", и решается он только "по ТРВ на каждый испаритель".
С ТТ тоже всё так же. К каждому ПТО прилагать ТРВ. Иначе, всё точно так же - где сильнее остыло, туда больше фреона потечёт и затопит, а тёплые высохнут.

 

Вы меня запутали.
Перегрев Вы хотите получить уже в пределах зонда? Тогда сухой участок просто необходим. Но это же совсем не то о чем мы говорили...

Высоту столба жидкости метр-два я взял из желания не связываться с гидростатикой. Этим обозначил масштабы. Есть два метра жидкости и 10+ метров зонда. Получим ли 8 метров гейзера чтобы смочить фитиль?
Ответьте на вопрос какая физическая сила заставит жидкую фазу попасть в верхнюю часть фитиля при не полностью затопленном испарителе при нижней подаче жидкой фазы. Допустим, длина зонда 10+ метров.

Возможно существуют в природе такие мембраны, через которые те потоки пара пройдут без потерь давления, не смачиваемые маслом при этом.

какой высоты гейзер?

конечно гейзер будет в газовой трубе, он и будет смачивать фитиль на свою высоту. А выше?

На дне зонда в его газовой трубе, к сожалению. До тех пор пока не закончится фреона на 400 вт а останется только на 200. И после тоже.

Т. е. вернулись к залитому испарителю?

Видите, сам наш диалог говорит что мы имеем дело с множеством допущений и не очевидных вещей. Я предпочитаю иметь дело с системами, поведение которых я с _уверенностью_ могу описать во всех рабочих и нештатных (аварийных) режимах.

 

Можно сухой участок, а можно капиллярную трубку с горячим фреоном.
Газовая труба, в идеале, вся сухая. О том и речь.

Давление фреона во внешнем контуре заставит его подниматься вверх, пока поступление фреона не сравняется с его испарением. Испаряться он может на границе сред. Внизу давление во внешнем контуре выше, чем во внутреннем. Мембрана жидкий фреон не пропускает, пропускает только пар (в идеале, в реале пропускает его гораздо хуже, чем пар). Между внешней стенкой и мембраной - гидростатическое давление жидкости большое, в паровой трубе маленькое. Вот на мембране-то фреон и испаряется.

Смысл в том, чтобы в газовой трубе был только газ (пар)

Вы не поняли. Допустим (отвлечённо от реальных цифр), для снятия 400Вт в испаритель поступает 1кг фреона в минуту, пара вылетает 0.5 кг в минуту. Выше метра в зонде сухо. Куда делись 0.5кг фреона?
Всё же просто - уровень фреона в трубе повысился. И так пока из него не будет вылетать ровно столько кг пара, сколько кг фреона в него вливают. Или из него не потечёт "лишний" фреон через край.

Во внешнем контуре залитый, во внутреннем (паровой трубе) - сухой, между ними граница сред.
Как в сухом обычном, только граница сред - ВЕРТИКАЛЬНАЯ.

К сожалению, даже ТТ во всех режимах (да даже и только в рабочем) без "допущений" и "неочевидностей" врядли мы в состоянии описать
Только "опыт, сын ошибок трудных..."

 

Нет. Всеголишь, посмотрели граничные условия ("хуже быть не может")
Залитый испаритель, с подачей сверху из этой ситуации не может выйти - фреон налили сверху на масло, он испарился, пар ушёл, масло из него осталось.

 

Хорошо бы
Тогда просто доливаем масло в компрессор пока оно не начнёт возвращаться в него самотёком

 

Вот теперь понятна вся красота фантастической идеи
Внутренняя труба коаксиала, заглушенная снизу из некоего материала, очень хорошо пропускающего газ, но не жидкость, устойчивая к давлению столба жидкой фазы высотой 10+ метров. Правильно?

- мы опять получили гидростатику и градиент температур кипения по высоте во внешнем, жидкостном контуре?
- пар в таком ТС никак не может быть сухим. Как только, вдруг, появится сухость, - он станет догревать внешнюю часть ТС, охлаждаясь, генерируя больше пара температурой чуть ниже и появится влажность (насыщенность)
- каким образом масло, допустим, поднявшись в верхнюю часть внешнего жидкостного контура, попадет на всас компрессора, если мембрана пропускает только пар? Ладно, если оно частично растворимо и его плотность меньше жидкой фазы, его можно попробовать собрать сверху. Но полностью растворимое как собрать?

 

Правильно

Нет. Градиент температур кипения - только у внешней трубы.
На границе раздела сред перепад "обнуляется" тем, что внутри давление почти одинаковое по все высоте (где скорость потока выше - там давление ниже). Кипение (испарение) идёт на границе сред.
Для неидеальной мембраны (плохо, но пропускающей жидкую фазу под гидростатическим давлением), при просачивании жидкости давление падает, перегретая жидкость закипает.

Ну это в любом случае всегда возможно. А перегреваться пар может капилляром, через который подаём фреон на дно, через газовую трубу.
Ну и на выходе из испарителя (по сути РТО).
К тому же, за счёт возрастания скорости потока пара с движением вверх (градиент скорости), появляется небольшой градиент давления и в газовой трубе. так что, наоборот, пар всегда будет чуть перегрет в каждом сечении

Через открытый торец внешнего контура, эжекцией в поток пара. Наверху общая полость. Это если мембрана одинаково абсолютно не пропускает и масло, и фреон.
Полностью растворимое по пути наверх потеряет уже почти весь фреон (при подаче фреона, согласованной с испарением, т. е., с тепловойй мощностью.)

 

Не такой уж и фантастической. Для воды такие мембраны вполне себе существуют. Тем более, вопрос не в полной "водоупорности", а в разнице скорости "просачивания" пара и жидкости на каких-нибудь несчастных 2 порядка (если меньше, то и то не "всёпропало" - эффект всёравно будет)
В принципе, наверное, можно и просто перфорацией относительно толстостенной трубки обойтись, правда, очень тонкой перфорацией.