Электрогидродинамическая тепловая труба Советский патент 1983 года по МПК F28D15/04 

Изобретение относится к теплотех-1 нике, в часности к тепловым трубам, работающим на диэлектрических жидкос тях, и может быть использовано для охлаждения йысоковольтнои аппаратуры например высоковольтных трансформаторов , делителей напряжения, резисторов. . Известн а тепловая труба, содержащая зону испарения и конденсации теплоносителя и расположенный вдоль оси электрод, подключенный к высоко вольтному источнику тока. Электрод между зонами испарения и конденсации разделен диэлектрической прокладкой ,на две части. Недостатками этой трубы являютсй сложность и низкая надежность из-за . отсутствия системы охлажения высоко вольтной части тепловой трубы. Известна электрогидродинамическая, тепловая труба,, содержащая частично заполненный диэлектрическим теплоносителем герметичный цилиндрический корпус с паровым каналом и зонами испарения и конденсации, транспорта, в последней из которых стенка корпуса выполнена из чередующихся диэлектрических участков и секций электродаСз Однако такая труба обладает срав нительно сложной конструкцией и не достаточной надежностью,что обусловлено наличием нескольких высоковольтных вводов, кроме того, у нее возникает необходимость использовать источник бегущей волны потенциала. Сложным является и выполнение корпуса из чередующихся диэлектрических и проводящих участков. Наиболее близкой по технической сущности к изобретениюявляется элек трогидродинамическаяч тепловая труба содержащая частично заполненный диэ/гек триче ск им теплоносителем герметичный цилиндрический корпус с паровым каналсяи,. зонами испарения, кон денсации и транспорта, высоковольтный ввод, расположенный в зоне испарения и последовательно соединенный с высоковольтным резистором З}. Недостатками известной трубы являются сложность конструкции и низкая надежность. Сложность конструкции заключается в том, что транспортный участок выпол нен в виде чередующихся диэлект ричес ких и проводящих участков,. Обеспечение герметичности сТыкЗ -между диэлектриком и проводником достаточно трудная задача. Сложна конструкция и тем что необходимо применять цепь из нескольких последовательно соединенных резисторов. Желательно эту же задачу выполнить при использовании,всего одного резистора. Невысокая надежность конструкции обьясняется прежде всего тем, что высоковольтные резисторы практически не охламудаются, так как расположены в парювом канале. Отметим, что тепловыделение в высоковольтных резисторах может достигать несколько десятков ватт и при выполнении их миниатюрными необходимо предусмотреть эффективную систему охлаждения.. Транспорт диэлектрического теплолносителя на участок испарения в известной З конструкции осуществляется при наличии разности потенциалов между секциями электрода, транспорт же диэлектрического теплоносителя вдоль самого электрода осуществляется только с помощью капиллярных сил,так как вдоль самого участка электрода нет падения напряжения(поверхность электрода эквипотенциальна). Это снижает транспорт теплоносителя вдоль тепловой трубы. Для устранения этого недостатка необходимо части электрода выполнить достаточно узкими и в большом количестве, что, в свою очередь, опять требует применения большого числа высоковольтных резисторов. Цель изобретения -,упрощение конструкции и увеличение надежности.. Поставленная цель достигается тем, что в электрогидродинамической тепловой трубе, содержащей частично заполненный диэлектрическим теплоносителем Герметичный цилиндрический корпус с паровым каналом, зонами испарения, конденсации и транспорту, высоковольтный ввод, расположенный в зоне испарения и последовательно соединенный с выроковольтшдм резистором, в корпусе вдоль его оси дополнительно установлена перфорированная диэлектрическая вставка, а высоковольтный резистор выполнен в виде обмотки мйкропровода, размещенной на вставке и служащей ее каппилярной структурой; При этом вставка выполнена с переменным поперечньФ сечением, ум.& ъшаюцимся в направлении зоны конденсации, а перфорация выполнена в виде продольных щелей. Причем обмотка микропровода выполнена Многослойной. Кроме того, микропровод в каждом из слоев обмотки имеет различный диаметр, увеличивающийся в направлении парового канала. ; Причем в каждом из слоев обмотки :микропровод выполнен из материала с различным электрическим сопротив лением. При том микропровод в каждом из слоев обмотки выполнен с различньам диаметром,уменьшающимся от зоны конденсации к зоне испарения. На фиг. 1 изображена предлагаемая тепловая труба; ,на фиг, 2 - труба со вставкой ,имеивдей переменное поперечное сечение, на фиг. 3 - вставка с перфорацией в виде продольных щелей; на фиг. 4 - многослойная обмотка ми провода с диаметре, увеличивающимс в направлении парового канала; на фиг. 5 - обмотка микропровода с диа метром, уменьшающимся от зоны конде сации к зоне испарения. Электрогидродинамическая теплова труба содержит частично заполненный диэлектрическим теплоносителем герм тичный цилиндрический корпус 1 с па ровьши каналом 2, зонами испарения 3, конденсации 4 и транспорта, вы -соковольтный ввод 5, расположенный в зоне испарения 3 и последовательно соединенный с высоковольтным резис-тором, причем в корпусе 1 вдоль его оси дополнительно установлена перфорированная диэлектрическая вставка 6, а высоковольтный резистор выполнен в виде обмотки микропровода 7, размещенной на вставке 6и ГслужащеЙ ее капиллярной структурой, при этом вставка 6 вьшолнёна с переменным поперечным сечением, уменьшакадимся в йаправлении зоны конденсации 4, а перфорация выполнена в виде продольных щелей 8; об мотка микропрбвода 7 выолнена много - слойной и он в каждом из слоев обмотки имеет различный диаметр, увел чиваквдийся в направлении парового канала, причем в каждом из слоев обмотки микропровод 7 выполнен-из материала с различным электрическим .сопротивлением; микропровод 7 в каждом из слоев обмотки может быть выпонен с различным диаметром, умен шающимся от зоны конденсации 4 к зо не испарения 3. Труба может иметь дополнительную капиллярную структуру 9. Один конец обмотки микропровода 7соединен с высоковольтным вводом а другой конец соединен с здземленным корпусом 1 или другим вводом. При расположении обмотки микропровода 7 на диэлектрической вставке б капиллярная структура 9 может быть как диэлектрической, так и металлиН ческой.При расположении обмотки 7 внутри дополнотельной капиллярной структуры. 9 последняя выолнена из диэлек трика. Никропровод представляет собой тонкую проволку в стекляной изоляци Диаметр микропровода вместе со стек лянной изоляцией от 8 до 100 мкм. Работает предлагаемая электрогидродинамическая тепловая труба следующим образом. На высоковольтный ввод; 5 подается высокое напряжение. Так как вдоль обмотки микропровода 7 осуществляется падение напряжения, то вдоль тепловой трубы (точнее в зазоре между обмоткой микропровода 7 и корпусом 1) осуществляется транспорт теплоносителя к зоне испарения 3. Теплоноситель испаряется в зоне испарения 3 и пар конденсируется в зоне кон енсации 4, откуда конденсат вновь bo обмотке микропровода 7 попадает в зону испареня 3. Таким образом, использование микропровода позволяет существенно упростить конструкцию тепловой трубы. -По существу вместо нескольких высоковольтных резисторов имеется всего один. Однако на высоковольт; ный резистор из микропровода можно посмотреть и иначе: каждый виток микропровода является высоковрльтным резистором, более того, кажжый отрезок микропровода является высоковольтным резистором. Поскольку диаметр микропровода сравним с размером ячеек капиллярной струк;туры, то в предлагаемой конструкции удается удачно сочетать электрогид родинамические и капиллярные напоры :..или увеличить транспорт теплоносителг1 вдоль тепловой трубы. Поскольку |Микропровод постоянно находится в диэлектрической жидкости, создаются оптимальные условия его охлаждения. Предлагаемая электрогидродинамическая тепловая труба может быть |использована как для охлаждения объекта расположенного с внешней части корпуса 1, так и для более узк;ой специализированной задачи - охлаждение микропровода 7. В последнем удается создать высокоточные высоковольтные резисторы, малогабаритные трансформаторы, делители напряжения на микропроводе 7. При созданий импульсного (Делителя напряжения с обмоткой, выпол.ненной из микропровода 7, высокое напряжение не при-всех режимах может обеспечить полное смачивание диэлектрике обмотки. Для этого случая необходимо обмотку микропровода 7 помещать внутрь дополнительной диэлектрич.еской капиллярной структуры 9, выполенной, например, из спеченого кварца. Использование предлагаемой тепловой трубы позволяет упростить конструкцию и увеличить надежность.

фиг. 2

F:-:4 4;:.V.-;.;-:v/i;4:..4::.:/;v-::;;v :v-T-::-;y:: Ь - vV; I: vVv;v j;;; ,/; Vj/.j

f f-fffff-ff -f f f f f f f f f f f f r f л

11 Iril 1

Фиг. 5

1. ЭЛЕКТРОГИДРОДИНАМИЧЕСК ТЕПЛОВАЯ ТРУБА, содержащая частично заполненный диэлектрическим теплоносителем герметичный цилиндрический корпус с паровым каналом, эонгм испарения, конденсации и транспорта высоковольтный ввод, расположенный в зоне испарения и поелвдователвно соединенный с высоковольтным резистором , отличающаяся тем что, с целью упрощения конструкции и увеличения надежности, в корпусе вдоль его оси дополнительно установлена перфорированная диэлектрическая вставка, а высоковольтный резистор выполнен в виде обмотки микро.провода, разк|ещенной на вставке и служащей ее капиллярной структурой. 2.Труба по п.1, отличающ а я с я тем, что вставка выполне на с переменном поперечньм сечением ,уменьшающимся в направлении зоны конденсации,.:а перфорация выполнена в виде продольных щелей. 3.Труба ПОП.1, отличаюЩ а я с я тем, что обмотка микропровода выполнена многослойной. 4.Труба по п. 3, о т л и ч а .ющ а я с я тем, что микропровод в каждом из слоев обмотки имеет разг; личный диаметр, увеличивающийся в направлении парового канала. 5.Труба по п. 3, о т л и Ч; а ющ а я с я тем, что микропровод в каждом из слоев обмотки выполнен ;из с различным электри;ческим сопротивлением. 6.Труба по п. 3, о т л и ч а ющ а я с я тем, что микропровод в каждом из слоев обмотки выполнен с различием диаметром, уменьшаихцимся от зоны конденсации к зоне испарения..