ТЕПЛООБМЕННАЯ КАМЕРА Российский патент 1995 года по МПК F28D15/00 

Изобретение относится к теплотехнике, в частности к конструкции теплообменных камер, в которых тепло, подводимое к наружной рабочей поверхности корпуса, отводится внутри за счет парообразования и последующего удаления пара. Изобретение может быть использовано, в частности, при разработке испарительной камеры тепловой трубы для охлаждения зеркал мощных лазерных установок.

Из уровня техники известна конструкция теплообменной камеры, в которой капиллярная структура на внутренней поверхности корпуса теплообменной камеры получена нанесением порошкообразных частиц [1] Недостатком такой теплообменной камеры является низкая термодинамическая эффективность из-за высокого термического сопротивления контакта капиллярной структуры с внутренней поверхностью корпуса.

Из уровня техники известна также конструкция теплообменной камеры, выбранная в качестве прототипа, в которой капиллярная структура получена предварительным войлокованием и последующим спеканием слоя металлических волокон на внутренней поверхности корпуса [2]
Недостатком известной конструкции является низкая термодинамическая эффективность, обусловленная высоким термическим сопротивлением в местах соединения волокон между собой и с внутренней поверхностью корпуса, а также отсутствием регулярных паровых и жидкостных каналов в капиллярной структуре.

Целью изобретения является повышение термодинамической эффективности теплообменной камеры за счет уменьшения термического сопротивления в местах соединения металлических волокон с внутренней поверхностью корпуса и за счет образования регулярных паровых каналов.

Указанная цель достигается тем, что в известной конструкции теплообменной камеры, содержащей на внутренней поверхности слой капиллярной структуры, полученной предварительным войлокованием и последующим спеканием металлических волокон, капиллярная структура выполнена из цилиндрических волокон, расположенных перпендикулярно внутренней поверхности корпуса и соединенных между собой боковыми поверхностями, а с корпусом основаниями. Боковые поверхности волокон могут быть выполнены капиллярно-пористыми.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемая теплообменная камера отличается тем, что металлические волокна в капиллярной структуре расположены перпендикулярно внутренней поверхности корпуса и соединены между собой боковыми поверхностями, а с корпусом основаниями. Боковые поверхности волокон могут быть выполнены капиллярно-пористыми. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию "новизна". Анализ уровня техники в исследуемой области, т. е. теплотехники, позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с существенными отличительными признаками в заявляемой теплообменной камере и признать заявляемое решение соответствующим критерию "изобретательский уровень".

На фиг. 1 изображен элемент теплообменной камеры в разрезе; на фиг. 2 вид сверху элемента теплообменной камеры (вид изнутри).

Теплообменная камера содержит корпус 1, внутренняя поверхность которого соединена с основаниями цилиндрических металлических волокон 2. Цилиндрические волокна расположены перпендикулярно внутренней поверхности корпуса и соединены между собой боковыми поверхностями 3, которые могут быть выполнены капиллярно-пористыми. При этом полость между боковыми поверхностями 3 образует паровой канал 4. Капиллярная структура залита теплоносителем 5.

Теплообменная камера работает следующим образом. Подводимый снаружи к корпусу 1 тепловой поток передается теплопроводностью через стенку корпуса к основаниям цилиндрических волокон 2 и далее, перемещаясь вдоль волокон, поступает к боковым поверхностям 3, где и происходит испарение или кипение теплоносителя, Образуемый пар 6 отводится по паровому каналу 4, а теплоноситель 5 поступает к испаряющим менискам капиллярными силами, имеющими место в капиллярном канале, образованном в месте соединения боковых поверхностей волокон между собой.

В отличие от прототипа заявляемая теплообменная камера имеет регулярную капиллярную структуру, в которой размещены разделенные пространственно паровые каналы 4 и жидкостные капиллярные каналы, образованные в месте соединения боковых поверхностей волокон. Регуляризация капиллярной структуры увеличивает термодинамическую эффективность.

За счет соединения цилиндрических волокон с внутренней поверхностью корпуса основаниями волокон, а не боковыми поверхностями, увеличивается площадь контакта, благодаря чему уменьшается термическое сопротивление контакта капиллярной структуры с внутренней поверхностью корпуса и увеличивается термодинамическая эффективность. Парообразование имеет место на боковой поверхности цилиндрических волокон, это позволяет создавать теплообменные камеры с капиллярной структурой, имеющей развитую поверхность парообразования, что увеличивает термодинамическую эффективность.

Выполнение боковых поверхностей волокон капиллярно-пористыми также увеличивает термодинамическую эффективность вследствие улучшения питания теплоносителем испаряющих боковых поверхностей волокон.

Использование: в теплотехнике, в частности в конструкции теплообменных камер, в которых теплоотвод осуществляется за счет парообразования в капиллярной структуре, и может быть использовано для охлаждения зеркал мощных установок. Сущность изобретения: теплообменная камера содержит корпус и соединенную с ним капиллярную структуру в виде металлических волокон, расположенных перпендикулярно внутренней поверхности корпуса и соединенных между собой боковыми поверхностями, а с корпусом основаниями. Боковые поверхности волокон могут быть выполнены капиллярно-пористыми. Повышается термодинамическая эффективность путем уменьшения термического сопротивления в местах соединения капиллярной структуры с внутренней поверхностью корпуса и путем образования регулярных паровых каналов. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. ТЕПЛООБМЕННАЯ КАМЕРА, содержащая корпус и соединенную с ним капиллярную структуру в виде соединенных между собой металлических волокон, отличающаяся тем, что волокна расположены перпендикулярно внутренней поверхности корпуса и соединены между собой боковыми поверхностями, а с внутренней поверхностью корпуса основаниями. 2. Камера по п.1, отличающаяся тем, что боковые поверхности волокон выполнены капиллярно-пористыми.