Тепловая труба Советский патент 1985 года по МПК F28D15/02 

00

й

СХ) 00 Изобретение относится к теплообмен ным и теплосиловым установкам и может быть реализовано для использова ния внутреннего тегша эемли, водоем солнечной энергии путем преобразова ния в электрическую энергию. Изобре тение может быть испсльзовано, напри мер,для анодной защиты нефте- и газопроводов,для снабжения электроэнергией автоматических метеостанций в отдаленных и труднодоступных районах Известна тепловая труба, содержа щая корпус с зонами испарения,транспорта и конденсации, внутренняя поверхность которого покрыта фитилем, и установленную по оси корпуса в по токе пара турбину, вал которой выходит из корпуса, тепловой трубы для подсоединения внешней нагрузки 1. Недостатком этой является низкая термодинамическая эффективность. Известна также тепловая труба, содержащая корпус с зонами испарения и конденсации и установленную в зоне конденсации турбину C2l. Недостатком известной трубы является узкий диапазон работы. Цель и юбретения - расширение диапазона работы. Поставленная цель достигается тем, что тепловая труба,содержащая корпус с зонами испарения и коиденсации и установленную в зоне конденсации турбину, дополнительно содержит генератор ЭДС, а турбина выполнена в виде чаши с двойными стенками, пространство между которыми подключено к зоне испарения посредством парового патрубка с уплотнениями, а к зоне ковденсации - с помощью тангенциальных сопел, выполненных на внешней стенке чаши,внутренняя стенка которой снабжена постоя ными магнитами, причем статор генератора ЭДС укреплен снаружи на торцовой стенке корпуса в выемке чаши, служащей ротором генератора ЭДС, На фиг. 1 изображена предлагаемая тепловая труба (сечение А-А на фиг . 2-); на фиг, 2 - сечение Б-Б на фиг. 1. Тепловая труба содержит корпус 1, частично заполненньй рабочим телом. 2, с зонами испарения ,3 и конденсации 4 и установленную в зоне 4 кон- денсации турбину, выполненную в виде чаши 5 с двойными стенками, простран ство между которыми подключено к зоне 3 испарения посредством парового патрубка 6 с уплотнителями 7, а к зоне 4 конденсации - с помощью тангенциальных сопел 8, выполненлых на внешней стенке 9 чаши 5, внутренняя стенка 10 которой снабжена постоянными магнитами 11, причем статор 12 генератора ЭДС укреплен снаружи на торцовой стенке корпуса 1 в выемке чаши 5, служащей ротором генератора ЭДС., В нижней части ротора установлен перепускной клапан 13, прижимаемый )ужиной 14, которая опирается на опору 15. В роторе над клапаном 13 просверлены отверстия 16. Паровой патрубок 6 охвачен уплотнениями 7, например, лабиринтного типа. В нижней части зоны 4 конденсации выполнен сборник 17 конденсата, который сообщается с зоной 3 испарения фитилем 18, установленным в канале 19« Ротор имеет подшипники 20 и 21, работающие на аэродинамической подушке. Тепловая труба работает следующим образом. При подводе теплоты к зоне 3 испа рения происходит испарение рабочего тела 2 и пар через паровой патрубок 6 поступает внутрь пустотелой чаши 5 и далее через тангенциально расположенные сопла 8 в зону 4 конденсации. В соплах 8 за счет перепада давлений между зоной 3 испарения и зоной 4 конденсации происходит преобразование потенциальной энергии пара рабочего тела 2 в кинетическую энергию высокоскоростной струи. При истечении струи со скоростью V появляется реактивная сила Fp, которая может быть подсчитана по формуле К - tp- 2 где m - расход газа, с. За счет реактивной силы чаша 5 приводится во вращение, противоположное направлению истекающих струй Одновременно с чашей 5 вращаются и постоянные магниты 11. За счет пересечения магнитными силовыми линиями (вращающихся постоянных магнитов 11) обмоток статора 12 генератора на клеммах генератора появится ЭДС, величина которой пропорциональна количеству витков в обмотке статора 12 и скорости вращения чаши 5. Истекающие из сопел 8. паровые струи рабочего тела 2 с большой ско3

ростью натекают на поверхность зоны

4конденсации, где они конденсируются при повышенных значениях коэффициентов тепло- и массообмена за счет отвода теплоты в окружающую среду от стенок корпуса 1. Сковденсировавшееся рабочее тело 2 собирается в сборнике 17, откуда оно фитилем 18, 1ШОТНО уложенным в герметичном канале 19, транспортируется за счет капиллярных и гравитационных сил в зоне 3 испарения.

При работе тепловой трубы на (ротор) чашу 5 действует направленная вверх сила, равная прсжзведению перепада давления на роторе на площадь парового патрубка 6. При правильном подборе перепада давления на роторе последний при работе находится во взвешенном состоянии. В случае превышения перепада давления на роторе сверхрасчетного, значения чаша

5сдвигается в подшипниках 20 вверх, шток перепускного клапана 13 упрется в стенку корпуса 1, клапан 13 откроет отверстие 16 и перепад давления упадет до величины, при которой клапан 13.закроет отверстия 16. При этом ротор опустится вниз. В нижней части ротора установлены подшипники

804

21, которые например, через просверленные в них отверстия (не показаны) сообщаются с внутренней полостью чаши 5. За счет перепада давления через эти отверстия в зазор подшипников 21 будет поступать пар рабочего тела 2 и подшипники 21 будут работать на паровой аэрсщинамической подушке. Такой режим работы может

наступить при снижении теплового потока в тепловой трубе, например в случае уменьшения перепада температур меаду зоной 3 испарения и зоной 4 конденсации.

При работе в расчетном перепаде температур ротор за счет перепада давлений находится во взвешенном положении..Кроме того, лабиринтовые уплотнения 7 могут быть подобраны

таким образом, что часть пара рабочего тела 2, проходя через них, будет создавать аэродинамическую подушку и предотвратит касание ротором стенок корпуса 1.

В качестве рабочего тела может быть использован, например, фреон. Экономический эффект, получаемый в результате использования предлагаемой тепловой трубы, возникает за счет расширения диапазона работы.

. ТЕПЛОВАЯ ТРУБА, содержащая корпус с зонами испарения и конденсации и установленную в зоне ковденсации турбину, отличающаяся тем, что, с целью расширения диапазона работы, тепловая труба дополнительно содержит генератор ЭДС, a турбина вьшолнёна в виде чаши с двойными стенками, пространство между которыми подключено к зоне испарения посредством парового патрубка с уплотнениями, a к зоне конденсации - с помощью тангенциальных сопел, выполненных на внешней стенке;4an i, внут ренняя стенка которой снабжена постоянными магнитами, причем статор генератора ЭДС укреплен снаружи на торцовой стенке корпуса в выемке чаши, служащей ротором генератора ЭДС.