Измерение толщины пленки конденсата рабочей жидкости с помощью емкостных датчиков в низкотемпературных тепловых трубах

Приведено описание автоматизированного емкостного измерителя локальной толщины пленки конденсата рабочей жидкости в коротких низкотемпературных тепловых трубах. Представлены конструкция, результаты калибровки открытых малогабаритных емкостных датчиков, а также электронная аппаратура, которые позволяют проводить измерения локальной толщины пленки рабочей жидкости на поверхности конденсации внутри тепловых труб, предназначенных для создания систем охлаждения теплонапряженных конструкций космических аппаратов. Системы охлаждения космических аппаратов на основе тепловых труб (ТТ) могут иметь сложную пространственную и различную топологическую конфигурацию. Движение теплоносителя в таких системах должно быть тщательно изучено в наземных условиях, и должны быть определены граничные и предельные параметры и диапазоны устойчивости работы ТТ. Для проведения подобных исследований необходимо современное измерительное оборудование, которое должно быть введено внутрь ТТ с целью контроля толщины, температуры и в дальнейшем скорости течения пленки теплоносителя. Разработанная электронная аппаратура, установленная на небольших печатных платах непосредственно на крышках коротких ТТ, состоит из измерительного и опорного высокочастотных генераторов, смесителя и фильтра низких частот. Оба генератора выполнены на двух одинаковых широкополосных усилителях EL4551 (INTERSIL), обеспечивающих усиление сигналов частотой до 90 МHz. Схема каждого генератора построена на последовательном LC колебательном контуре, параллельно емкости которого подключают измерительный и опорный емкостные датчики, установленные в измерительной и опорной ТТ. С выходов усилителей измерительный и опорный сигналы подаются на входы балансного смесителя типа ADE-1, далее - на фильтр низких частот, осциллограф и компьютер. Измерены усредненные во времени значения толщины пленки конденсата в зависимости от тепловой нагрузки на капиллярно-пористый испаритель. Погрешность измерений не превышает 2·10-3мм. Показано, что толщина пленки конденсата резко уменьшается с увеличением тепловой нагрузки на испаритель короткой низкотемпературной тепловой трубы, тепловое сопротивление пленки на поверхности конденсации дости- гает 60 % от полного теплового сопротивления короткой тепловой трубы с капиллярно-пористым испарителем.