Способ работы тепловой трубы Советский патент 1983 года по МПК F28D15/02 

а

4

I

СО

1. СПОСОБ РАБОТЫ ТЕПЛОВОЙ ТРУБЫ путем частичного испарения теплоносителя в зоне испарения, отделения пара от жидкости, транспортировання паров под действием перепада давлений в зону конденсации, конденсации паров, смешения конденсата с отделенной жидкостью, транспортирования теплоносителя вниз под действием сил тяжести и вязкостных сил в зону испарения и частичного охлаждения его при транспортировании, отличающийся тем,что, с целью повышения термодинамической эффективности при передаче тепла сверху вниз, в качестве, теплоносителя используют смесь жидкостей, выделяющих тепло при смешении, причем перед смешением конденсата и отделенной жидкости их транспортируют вниз раздельно, а конденсацию осуш,ествляют при начальной температуре, соответствующей 1.-

$

Ч ГГГ-о7

Изобретение относится к энергетике, а именно к тепловым трубам - тегмообменникам с промежуточным теплоносителем.

Известен способ работы тепловой трубы путем испарения теплоносителя при подводе тепла, транспортировки паров в зону конденсации корпуса под действием перепада давлений паров, конденсации паров при отводе тепла и транспортирования жидкости в зону испарения корпуса капиллярным насосом 1.

Недостатком этого способа является невозможность передавать теплр на значительные расстояния при работе трубы против сил тяжести.

Известен также способ работы тепловой трубы путем испарения теплоносителя в зоне испарения, транспортировки паров в зону конденсации под действием перепада давлений, конденсации паров в зоне конденсации и транспортирования жидкого теплоносителя в зону испарения под действием силы тяжести или перепада давления, создаваемого с помощью клапанов 2

Недостаток этого способа - импульсный режим работы при передаче тепла сверху вниз.

Известен способ работы тепловой трубы путем частичного испарения теплоносителя в зоне испарения, отделения пара от жидкости, транспортирования паров под действием перепада давлений в зону конденсации, конденсации паров, смещения конденсата с отделенной жидкостью, транспортирования теплоносителя вниз под действием сил тяжести и вязкостных сил в зону испарения и частичного охлаждения его при транспортировке 3.

Недостатком указанного способа является низкая термодинамическая эффективность при передаче тепла сверху вниз.

Цель изобретения - повышение термодинамической эффективности при передаче тепла сверху вниз.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу работы тепловой трубы путем частичного испарения теплоносителя в зоне испарения, отделения пара от жидкости, транспортирования паров под действием перепада давлений в зону конденсации, конденсации паров, смещения конденсата с отделенной жидкостью, транспортирования теплоносителя вниз под действием сил тяжести и вязкостных сил в зону испарения и частичного охлаждения его при транспортировании, в качестве теплоносителя используют смесь жидкостей, выделяющих тепло при смещении, причем перед смещением конденсата и отделенной жидкости их транспортируют вниз раздельно, а конденсацию осуществляют при начальной температуре, соответствующей условию Пк-{1- С)„„ tyji, ГДР начальная температура койденсации;

i - температура, соответствующая критическому давлению конденсата;

f уд температура, соответствующая заданной удельной теплоте кондейсации паров теплоносителя. В качестве теплоносителя может быть использован водоаммиачный раствор с массовой долей аммиака 0,20-0,80.

На чертеже представлена тепловая тру0 ба для реализации способа.

Тепловая труба содержит частично заполненн-ый жидким теплоносителем герметичный корпус, содержащий зону 1 конденсации, дополнительный конденсатопровод 2, V-образный конденсатопровод, включа5 ющий зону 3 охлаждения, жидкостный теплообменник 4 и начальный участок 5, зону 6 испарения и отделитель 7 жидкости. Дополнительный конденсатопровод 2 соединяет жидкостную полость зоны 1 конденсации с нижней частью V-образного конденсатопровода, расположенную до зоны 3 охлаждения. Уровень жидкого теплоносителя находится в пределах отделителя 7 жидкости, а V-образный конденсатопровод, за исключением начального участка 5, распо5 ложен под зоной 6 испарения. Зоны конденсации, охлаждения и испарения имеют развитые поверхности теплообмена.

Тепловая труба работает следующим образом.

0 При подводе тепла Qf к зоне испарения (на температурном уровне на 20-150°С, превышающем температуру окружающей среды) теплоноситель испаряют частично ( с соотношением f, равным отношению расхода отделенной жидкости к расходу пара,

5 причем f 0,5-l,5 для оптимального варианта с получением максимальной теплоты смешения), отделяют пар от жидкости в отделителе 7 жидкости, транспортируют пар под действием перепада парциальных давлений в зону 1 конденсации, где отво0 дом тепла Q конденсируют пар со сбором жидкости в нижней части полости зоны конденсации, под действием сил тяжести транспортируют конденсат по конденсатопроводу 2 и смешивают его с отделенной жидкостью до зоны 3 охлаждения в нижней части v-образного конденсатопровода, от зоны 3 охлаждения отводят тепло Qo (температурньш уровень которого может быть равен минимальному температурному уровню подвода тепла в зоне испарения). Об0 разованный после смещения теплоноситель отдает свое тепло отделенной жидкости для возврата его в зону охлаждения. Затем теплоноситель снова нагревают и т. д.

Тепловой коэффициент передачи тепла вниз можно оценить следующим образом:

5г, .QO QO

иг Qo QrTT|f Отсюда следует, что при . Это условие можно обеспечить снижением теплоты парообразования теплоносителя, т е. работой при температурах конденсации, близких к температурам, соответствующим критическому давлению конденсата Qo Gt/iH смешения +СрдТ-О1, где йН смешения ккал/кг - теплота смешения;

Gf-СрлНепло охлаждения теплоносителя.

Gt расход теплоносителя. Оптимальный диапазон максимальных температур конденсации тепловой трубы ограничен с одной стороны температурой, соответствующей критическому давлению конденсата за вычетом 1-5°С на возможные колебания параметров и температурой.

соответствующей заданной удельной теплоте конденсации паров теплоносителя (в конденсаторе), численно равной удвоенной теплоте смешения конденсата и отделенной жид кости.

Снижение критического давления теплоносителя обеспечивается подбором соответствующего конденсата и отделенной жидкости. В эт(;м случае минимальная температура конденсации должна быть не ниже температуры окружающей среды (5-10°С).

Экономический эффект, получаемый в результате использования способа работы тепловой трубы, достигается за счет повыР1ения термодинамической эффективности.