ТЕПЛОВАЯ ТРУБА Российский патент 2004 года по МПК F28D15/02 

Изобретение относится к теплотехнике, а именно к устройствам для передачи тепла.

Известна тепловая труба (RU 2119631, F 28 D 15/02, 1998), включающая частично заполненный жидким электропроводным теплоносителем герметичный корпус с зонами испарения и конденсации; цоколь установленный в зоне испарения, соединенный с корпусом и подключенный к источнику питания; электронагреватель в виде двух электродов, закрепленных внутри корпуса на цоколе. Источник питания, выполненный на переменном токе. Один электрод установлен вдоль оси корпуса, а второй соединен с металлическим корпусом, наружная поверхность которого покрыта электроизоляционным материалом.

Недостатком тепловой трубы является возможность нарушения ее работы в период запуска трубы и последующей ее работы с возможностью выхода из строя. Кроме этого, отсутствие конкретных сведений о месте расположения электрода вдоль оси корпуса тепловой трубы затрудняет условия эксплуатации.

Задачей изобретения является создание высокоэффективного процесса трансформации тепла за счет повышения надежности работы тепловой трубы и рационального использования электроэнергии источника питания.

Заявляемая тепловая труба включает герметичный металлический корпус с зонами испарения и конденсации, частично заполненный жидким электропроводным теплоносителем; цоколь, установленный в зоне испарения, соединенный с корпусом и подключенный к источнику питания на переменном токе; электронагреватель в виде двух электродов закрепленных на цоколе. Наружная поверхность корпуса покрыта электроизоляционным материалом. Один из электродов установлен вдоль оси корпуса, а второй электрод соединен с металлическим корпусом. В отличие от прототипа тепловая труба включает сильфон со штоком, установленные в зоне конденсации с возможностью перемещения относительно корпуса, что обеспечивает возможность перемещения торца зоны конденсации при увеличении давления паров теплоносителя в корпусе и управление процессом запуска тепловой трубы. Выключатель источника питания соединен со штоком, закрепленным на сильфоне, что обеспечивает размыкание электрической цепи и отключение источника питания при достижении заданного давления паров теплоносителя в корпусе. Электрод размещен вдоль оси корпуса и погружен в жидкий теплоноситель, что обеспечивает интенсивный разогрев теплоносителя с его испарением в течение ограниченного промежутка времени. Заданный уровень заливки теплоносителя “Н” в металлический корпус и расстояние расположения электрода от торца зоны испарения “h” связаны соотношением h/H=0,3-0,4. Уменьшение соотношения h/H<0,3 приводит к необходимости увеличения мощности источника питания и времени для перевода теплоносителя в пар. Увеличение соотношения h/H>0,4 не обеспечивает в ряде случаев заполнение корпуса тепловой трубы паром с заданным давлением по причине оголения электрода, а также при этом возникает дополнительный неэффективный расход электроэнергии на испарение теплоносителя и увеличение давления пара в корпусе. Мощность источника питания “q” в момент запуска тепловой трубы составляет 0,7-0,85 от мощности “q₁”, передаваемой трубой. Выбор мощности источника питания “q” в момент запуска тепловой трубы относительно мощности, передаваемой тепловой трубой “q₁”, определяется следующими факторами. Уменьшение соотношения q/q₁<0,7 увеличивает время прогрева корпуса тепловой трубы с теплоносителем и время ее запуска. Увеличение соотношения q/q₁>0,85 приводит в ряде случаев к возникновению кризиса кипения с осушением испарителя, уменьшению передаваемого тепловой трубой мощности и выходу ее из строя. Между поверхностью сильфона и электроизоляционным материалом выполнен зазор. Величина зазора в торцевой части сильфона “δ” связана с длиной сильфона “l” соотношением δ/l=0,1-0,2. Увеличение (уменьшение) зазора между поверхностью сильфона и электроизоляционного материала обеспечивает возможность увеличения (уменьшения) объема сильфона при увеличении (уменьшении) давления паров теплоносителя в корпусе. Уменьшение соотношения δ/l<0,1 затрудняет работу сильфона при повышенных давлениях паров теплоносителя с возможностью повреждения электроизоляционного материала и корпуса. Увеличение соотношения δ/l<0,2 приводит к нерациональному увеличению длины всей тепловой трубы и штока, закрепленного на сильфоне.

Изобретение иллюстрируется чертежом, где приведен внешний вид заявляемой тепловой трубы.

Тепловая труба состоит из корпуса 1 с зоной испарения 2, теплоносителя 3, зоны конденсации 4, цоколя 5, соединенного с корпусом 1, электронагревателя с электродами 6 и 7, электроизоляционного материала 8, сильфона 9 со штоком 10, контактов 11, источника питания 12, датчика тока 13.

Перед работой тепловой трубы осуществляют ее плавный разогрев до заданной температуры в результате подачи переменного электрического тока от источника 12 при замкнутых контактах 11 на электронагреватель с электродами 6 и 7, закрепленными на корпусе 1 и цоколе 5. Включают датчик тока 13. При прохождении тока через теплоноситель 3 происходит его разогрев с испарением в зоне 2. Образующиеся пары теплоносителя заполняют весь объем внутри корпуса 1 с зоной конденсации 4 и сильфона 9. При достижении заданной температуры паров теплоносителя 3 и давления в корпусе 1 объем сильфона 9 увеличивается с одновременным перемещением штока 10 и размыканием контактов 11. Датчик тока 13 выключается. Электроизоляционный материал 8 предохраняет тепловую трубу при ее разогреве от утечек электрического тока через корпус 1. После разогрева тепловой трубы она выполняет свои функции по трансформации тепла, передаваемого от внешней среды через стенки корпуса 1 в зоне испарения 2 в зону конденсации 4 паров теплоносителя и отводом теплоты с наружной поверхности корпуса 1 через слой электроизоляционного материала 8. Образующийся при конденсации паров теплоносителя в зоне конденсации 4 конденсат стекает по внутренней поверхности корпуса 1 в зону испарения 2 с образованием замкнутого испарительно-конденсационного цикла и передачей тепла.

Изобретение предназначено для применения в теплотехнике, а именно в устройствах для передачи тепла. Тепловая труба содержит частично заполненный жидким электропроводным теплоносителем герметичный металлический корпус с зонами испарения и конденсации, наружная поверхность которого покрыта электроизоляционным материалом, цоколь, соединенный с корпусом в зоне испарения и подключенный к источнику питания на переменном токе, электронагреватель в виде двух закрепленных на цоколе электродов, один из которых установлен вдоль оси корпуса, а второй соединен с металлическим корпусом, причем труба также содержит сильфон со штоком, установленные в зоне конденсации с возможностью перемещения относительно корпуса, выключатель источника питания, соединенный со штоком, электрод, размещенный вдоль оси корпуса и погруженный в жидкий теплоноситель, причем заданный уровень заливки теплоносителя “Н” в металлический корпус и расстояние расположения электрода от торца зоны испарения “h” связаны соотношением h/H=0,3-0,4. Кроме того, мощность источника питания “q” в момент запуска тепловой трубы выбрана 0,7-0,85 от мощности “q₁”, передаваемой тепловой трубой, между поверхностью сильфона и электроизоляционного материала выполнен зазор, величина которого в торцевой части сильфона “δ” связана с длиной сильфона “l” соотношением δ/l=0,1-0,2. Заявленное изобретение позволяет создать высокоэффективный процесс трансформации тепла, обеспечить надежность работы тепловой трубы и рационально использовать электроэнергию источника питания. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Тепловая труба, содержащая частично заполненный жидким электропроводным теплоносителем герметичный металлический корпус с зонами испарения и конденсации, наружная поверхность которого покрыта электроизоляционным материалом, цоколь, соединенный с корпусом в зоне испарения и подключенный к источнику питания на переменном токе, электронагреватель в виде двух закрепленных на цоколе электродов, один из которых установлен вдоль оси корпуса, а второй соединен с металлическим корпусом, отличающаяся тем, что она содержит сильфон со штоком, установленные в зоне конденсации с возможностью перемещения относительно корпуса, выключатель источника питания, соединенный со штоком, электрод, размещенный вдоль оси корпуса и погруженный в жидкий теплоноситель, причем заданный уровень заливки теплоносителя Н в металлический корпус и расстояние расположения электрода от торца зоны испарения h связаны соотношением h/H=0,3-0,4.2. Тепловая труба по п.1, отличающаяся тем, что мощность источника питания q в момент запуска тепловой трубы выбрана 0,7-0,85 мощности q₁, передаваемой тепловой трубой, между поверхностями сильфона и электроизоляционного материала выполнен зазор, величина которого в торцевой части сильфона δ связана с длиной сильфона l соотношением δ/l=0,1-0,2.