ТЕПЛОВАЯ ТРУБА Российский патент 1994 года по МПК F28D15/02 

Изобретение относится к теплотехнике, а именно к теплопередающим устройствам.

Известны конструкции тепловых труб (ТТ) с конструкционными фитилями, т. е. ТТ, в которых фитильная структура выполнена в виде прямых продольных каналов (Чи С. Тепловые трубы. Теория и практика. М.: Машиностроение, 1981, с. 138-139; Низкотемпературные тепловые трубы летательных аппаратов/Под ред. Г.И.Воронина. М.: Машиностроение, 1976, с. 104-105).

ТТ с прямыми продольными канавками имеют недостатки (Дан П., Рей Д. Тепловые трубы. М.: Энергия, 1979, с. 88). В общем случае канавки не обеспечивают необходимый капиллярный напор в гравитационном поле. Теплопередающая способность таких труб может ограничиваться устойчивостью поверхности жидкой пленки - срывом влаги. Поскольку ТТ с конструкционным фитилем в виде прямых продольных каналов жидкость и пар движутся строго в противоположных направлениях, на поверхности раздела фаз возникает сдвигающая сила. Если скорость пара достаточно велика, то может быть достигнут предел, когда жидкость будет отрываться от поверхности фитиля и уноситься потоком пара.

Как средство борьбы с этим явлением предлагается винтовая нарезка канавок. В этом случае жидкость и пар движутся под некоторым углом друг к другу и возможно смещение жидкости в канавке к одной из стенок, но вырывание капель из каналов значительно менее интенсивно. Преимуществом винтовой капиллярной структуры является то, что несколько уменьшается унос жидкости из фитиля в паровой поток. Однако винтовая или резьбовая нарезка не лишена своих недостатков. Резьба может быть нарезана только в цилиндрических трубах. Кроме того, вследствие большой длины пути по винтовому каналу по сравнению с продольным резьба не может применяться для продольной транспортировки жидкости.

Цель изобретения - улучшение теплофизических характеристик ТТ с конструкционными фитилями за счет уменьшения уноса рабочей жидкости паровым потоком.

Поставленная цель достигается выполнением фитиля в виде продольных криволинейных каналов, не переходящих в винтовую нарезку.

На чертеже приведена предлагаемая ТТ, развертка капиллярной структуры.

Тепло подводится к зоне испарения 1, где происходит испарение рабочей жидкости. Из зоны испарения пар передается в зону конденсации 2, где конденсируется, отдавая тепло стенке ТТ. Жидкое рабочее тело по капиллярным каналам 3 возвращается в зону испарения.

Существенным отличием предлагаемой ТТ от ранее известных заключается в том, что рабочее тело из зоны конденсации в зону испарения идет практически весь путь под углом к встречному потоку пара, что значительно снижает вероятность отрыва капель от капиллярных каналов. Конструкция ТТ за счет запаса мощности по уносу жидкости паром может позволить увеличивать скорость пара за счет уменьшения внутреннего диаметра.

Предельное значение переносимой мощности по уносу жидкости потоком пара в ТТ, где жидкость и пар движутся в противоположном направлении, определяется по формуле:
Q_e,max=A_v·r, где A_v - площадь поперечного сечения парового канала;
r - теплота парообразования жидкости;
σ - коэффициент поверхностного натяжения;
r_h,s - гидравлический радиус поверхностных пор фитиля;
ρ_v - плотность жидкости.

Из формулы видно, что запас позволяет уменьшить внутренний диаметр. С уменьшением внутреннего диаметра ТТ уменьшаются масса и габаритные размеры. Эти факты можно положить в основу расчета экономического эффекта.

Признаки, сходные с признаками, отличающими заявляемое решение от прототипа, не обнаружены, следовательно, оно соответствует критерию "существенные отличия".

Использование: в теплотехнике. Сущность изобретения: на внутренней поверхности корпуса трубы расположен конструкционный фитиль, выполненным в виде продольных каналов криволинейной формы. Форма может быть синусоидальной. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. ТЕПЛОВАЯ ТРУБА с зонами испарения и конденсации, содержащая корпус с конструкционным фитилем, частично заполненный рабочей жидкостью, отличающаяся тем, что, с целью улучшения теплофизических характеристик за счет уменьшения уноса рабочей жидкости потоком пара, фитиль выполнен в виде продольных криволинейных каналов, не переходящих в винтовую нарезку. 2. Труба по п.1, отличающаяся тем, что каналы фитиля выполнены синусоидальной формы.