ТЕПЛОВАЯ ТРУБА Российский патент 2018 года по МПК F28D15/00 

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано в специальных целях для создания мощных магнитных полей и создания приборов, регистрирующих внешние магнитные поля.

Известны тепловые трубы [SU 732651 A1, МПК F28D15/00, опубл. 05.05.1980], содержащие герметичный корпус, частично заполненный легкоиспаряющейся жидкостью с зонами испарения и конденсации.

Известны электрогидродинамические тепловые трубы [SU 742695 A1, МПК F28D15/02, опубл. 25.06.1980], содержащие герметичный корпус с зонами испарения и конденсации. Однако они предназначены в первую очередь для передачи тепла из зоны испарения в зону конденсации и электроды в них предназначены для переброски жидкого диэлектрического теплоносителя из зоны конденсации в зону испарения.

В качестве прототипа можно выбрать тепловую трубу [SU 568809 A1, МПК F28D15/06, опубл. 15.08.1977], содержащую корпус с зонами испарения и конденсации, частично заполненный легкоиспаряющейся диэлектрической жидкостью, при этом внутренняя поверхность корпуса покрыта диэлектрической капиллярной структурой, электроды 6, введенные через торцевые части корпуса, разделенные диэлектриком.

Однако электроды в такой тепловой трубе используются только для интенсификации испарения и отдельно для интенсификации конденсации, поэтому они и разделены диэлектриком.

Во вновь предлагаемой тепловой трубе содержится корпус, частично заполненный легкоиспаряющейся диэлектрической жидкостью, и с внутренней поверхностью корпуса, покрытой диэлектрической капиллярной структурой с зонами испарения 4 и конденсации, электроды 6, введенные через торцевые части корпуса, разделенные диэлектриком.

Особенностью предложенной тепловой трубы можно признать то, что часть корпуса, расположенная над диэлектриком выполнена из магнитопрозрачного материала, электроды выполнены из сверхпроводящего материала, капиллярная структура на внутренней поверхности корпуса соединена с диэлектрической капиллярной структурой на электродах в единое целое, диэлектрик выполнен толщиной, допускающей туннельный переход (эффект Джозефсона), электроды установлены на дополнительных диэлектрических опорах, а зоны конденсации установлены на противоположных сторонах корпуса.

На рис. 1. схематично изображена предлагаемая тепловая труба. Она содержит корпус 1, частично заполненный легкоиспаряющейся диэлектрической жидкостью 2, внутренняя поверхность корпуса 1 покрыта диэлектрической капиллярной структурой 3 с зонами испарения 4 (она же электроды 6) и конденсации 5, электроды 6, введенные через торцевые части корпуса 1, с помощью диэлектрических втулок 11 и разделенные в середине корпуса 1 диэлектриком 7.

На рис. 2 приведено поперечное сечение тепловой трубы в области диэлектрика 7.

На Рис. 3 приведено поперечное сечение тепловой трубы в области диэлектрических опор 10, на котором показано, что капиллярная структура 3 на внутренней поверхности корпуса 1 соединена с диэлектрической капиллярной структурой 9 на электродах 6 в единое целое.

Особенностью предлагаемой тепловой трубы можно признать то, что часть 8 корпуса 1, расположенная над диэлектриком 7, выполнена из магнитопрозрачного материала, электроды 6 выполнены из сверхпроводящего материала, капиллярная структура 3 на внутренней поверхности корпуса 1 соединена с диэлектрической капиллярной структурой 9 на электродах 6 в единое целое, диэлектрик 7 выполнен толщиной, допускающей туннельный переход (эффект Джозефсона), электроды 6 установлены на дополнительных диэлектрических опорах 10, а зоны конденсации 5 установлены на противоположных сторонах корпуса 1, 11 - условно показаны высоковольтные диэлектрические втулки.

Работает предлагаемая тепловая труба следующим образом. Единственными элементами, в которых выделяется тепло, можно признать электроды 6, в которых протекают токи. Зоны конденсации 5 установлены на противоположных сторонах корпуса 1 по той причине, чтобы тепловая труба работала в любом положении в поле сил тяжести. Поскольку электроды 6 выполнены из сверхпроводящего материала, то минимальное энерговыделение на этих электродах 6 сопровождается испарением легкоиспаряющейся жидкости с капиллярной структуры 9 и конденсацией в любых из зон конденсации 5. Поскольку капиллярные структуры 3 на внутренней поверхности корпуса 1 и капиллярная структура 9 на электродах 6 соединены в единое целое, то конденсат всегда имеет возможность возвратиться из зон конденсации на капиллярную структуру 9 на электроды 6. Подбор жидкого диэлектрика выбирают из условия поддержания требуемой температуры электродов 6, которая должна соответствовать сверхпроводящему состоянию электродов 6. Поскольку в прототипе роль элемента 7 выполняет массивная шайба из фторопласта, то ни о каком эффекте Джозефсона в ней не может быть и речи. Поэтому для синхронизации положения электродов относительно корпуса 1 используются диэлектрические опоры 10.

Поскольку электроды 6 разделены диэлектрической прокладкой 7 с толщиной, допускающей туннельный эффект, то внутри корпуса реализуется известный эффект Джозефсона, при котором в стационарном режиме ток безприпятственно проходит через прокладку 7.

При повышенных токах, проходящих критическое значение, наблюдается нестационарный эффект Джозефсосна, при котором прохождение тока через прокладку 7 сопровождается мощными магнитными полями. При наличии внешних магнитных полей, взаимодействующих с магнитными полями, создаваемыми тепловой трубой, можно создавать приборы, позволяющие точно измерять внешние магнитные поля. Для этого часть 8 корпуса 1, расположенная над диэлектриком 7, выполнена из магнитопрозрачного материала.

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано в специальных целях для создания мощных магнитных полей и создания приборов, регистрирующих внешние магнитные поля. Особенность тепловой трубы можно признать то. что часть 8 корпуса 1, расположенная над диэлектриком 7, выполнена из магнитопрозрачного материала, электроды 6 выполнены из сверхпроводящего материала, капиллярная структура 3 на внутренней поверхности корпуса 1 соединена с диэлектрической капиллярной структурой 9 на электродах 6 в единое целое, диэлектрик 7 выполнен толщиной, допускающей туннельный переход (эффект Джозефсона), электроды 6 установлены на дополнительных диэлектрических опорах 10, введенные через торцевые части корпуса 1, через диэлектрические втулки 11 и разделенные в середине корпуса диэлектриком, а зоны конденсации 5 установлены на противоположных сторонах корпуса 1. 3 ил.

Тепловая труба, содержащая корпус, частично заполненный легкоиспаряющейся диэлектрической жидкостью, и внутреннюю поверхностью корпуса, покрытую диэлектрической капиллярной структурой с зонами испарения и конденсации, электроды, введенные через торцевые части корпуса через диэлектрические втулки, разделенные в середине корпуса диэлектриком, отличающаяся тем, что часть корпуса, расположенная над диэлектриком, выполнена из магнитопрозрачного материала, электроды выполнены из сверхпроводящего материала, капиллярная структура на внутренней поверхности корпуса соединена с диэлектрической капиллярной структурой на электродах в единое целое, диэлектрик выполнен толщиной, допускающей туннельный переход (эффект Джозефсона), электроды установлены на дополнительных диэлектрических опорах, а зоны конденсации установлены на противоположных сторонах корпуса.