Газорегулируемая тепловая труба Советский патент 1985 года по МПК F28D15/00 

т

n i j Tr -rurTitfjf Tlri CjifiJC -f f j f

I- Г . Г1 Гт|гт Iig r--2-жУ:Ж 1|.1л/Г,ТТ«а4г ;|Д Д-А

... -1- Aj-yA.... LlLiiy i- i l. Ь -..,УгтЯ-йн тЛ-л r -

- r:- f f /r, J 5XXx3t3 xyj x3cvn Wip

ttfltf «rilltV

f Jf

. / п 4 3 ff I t I f I VV V / 7 . j , fjf jr jfjfMrjrjfjf r jf, rjTfi.r.fjrjrfjerjfM.arjf. 9. // f 7 Г 1 1 Изобретение относится к теплотехнике, в частности к тепловым трубам с регулируемой температурой источника тепла. Известна газорегулируемая тепловая труба, содержащая корпус с зонами испарения и конденсации и горя чим газовым резервуаром, установленным в корпусе со стороны зоны ис парения С0« Однако данная труба характеризуется неустойчивостью работы, обусловленной возможностью попадания жидкого теплоносители в горячий резервуар. Известна газорегулируемая теплова труба с зонами испарения и конденсации, содержащая корпус, в котором со стороны зоны конденсации установлен газовый резервуар, и трубчатую вставку, один конец которой расположен в газовом резервуаре, а второй в паровом канале вне зоны конденсации zj. Недостатком известной трубы является ухудшение теплопередакяцих харак теристик в процессе работы при сообщении газового резервуара с окружающей средой, что обусловлено утечками теплоносителя путем диффузии его паров через газовый резервуар в окружающую среду.. . Цель изобретения - повышение ста бильности. Указанная цель достигается тем, что в газорегулируемой тепловой тру бе с зонами испарения и конденсации содержащей корпус, в котором со сто роны зоны конденсации установлен газовый резервуар, и трубчатую вста ку, один конец которой расположен в газовом резервуаре, а второй - в паровом канале вне зоны конденсации дополнительно установлена вторая трубчатая вставка, один конец которой сообщен с полостью первой встав ки вне зоны конденсации, а ВТОРОЙ выведен из корпуса через торец газового резервуара. Причем обе вставки установлены соосно или выполнены за одно целое и по крайней мере одна из них имеет участок в форме спирали, который вне конденсации и газового резервуара может быть установлен в контакте со стенками корпуса. На фиг. 1 представлена предлагаемая труба с коаксиальным расположением вставок, обций вид; на фиг. 2 72вариант выполнениявставок за одно целое, в форме спирали; на фиг. 3 вариант выполнения участков вставок в форме спирали в коаксиальной тепловой трубе; на фиг. 4 - вариант выполнения бесфитильной тепловой трубы. Газорегулируемая тепловая труба содержит корпус 1 с зонами 2-4 испарения, конденсации и транспррта соответственно и газовым резервуаром 5, паров;Ой канал 6, трубчатую вставку 7, один конец которой располож.ен в газовом резервуаре 5, а второй - в паровом канале 6 в зоне 2 испарения (фиг, 1-3) или в зоне 4 транспорта (фиг. 4), и дополнительную трубчатую вставку 8, одним концом сообщенную с полостью вставки 7, а вторым выведенную из корпуса 1 через торец газового резервуара 5. Газовый резервуар 5 образован стенками корпуса 1 на его конце, противоположном зоне 2 испареуия, Отноще- ние длины дополнительной вставки к ее гидравлическому диаметру dp заключено в интервале 20 /d 210, где нижний Лредел обусловлен неэффективностью дополнительной вставки 8 при малых значениях пути, проходимого молекулами пара в процессе диффузии внутри этой вртавки, а верхний предел - значительным возрастанием гидравлического сопротивления вставки 8 и соответствующим ухудшением характеристик регулйроваТрубы (фиг. 1-3) снабжены фитилем 9, размещенным на части внутренней поверхности корпуса 1. Вставки 7 и 8 размещены соосно с зазором 10. Вставка 7 прикреплена к стенкам корпуса 1 радиальными распорками 11 в виде стержней, а вставка 8 зафиксирована относительно стенок вставки 7 также радиальными вкладышами (не показаны). Обе вставки 7 и 8 (фиг. 2-3 , а на фиг. 4 - вставка7) выполнены в форме спирали, причем на фиг. 2 и на фиг, 4 участки вставок 7 и 8 вне зоны 3 конденсации и газового резервуара 5 установлены в контакте с фитилем (фиг, 2) или с внутренней поверхностью корпуса (фиг. 4). Вставки 7 и 8 в коаксиальной газорегулируемой тепловой трубе (фиг. 3) размещены в контакте с фитилем 9 ца внутренней цилиндрической стенке 12 корпуса 1 по обе стороны от витков капиллярно-пористой артерии 13, Встав ка 7 (фиг, 1) снабжена снаружи на е торце в газовом резервуаре 5 кольце вым буртиком 14, причем отношение зазора между буртиком 14 и внутре ней поверхностью резервуара 5 к вну реннему диаметру d последнего заключено в интервале де 6 - поверхностное натяжение, f - плотность жидкого теплонос теля в интервале рабочих температур газового резервуара, кг/м; д.- ускорение силы тяжести, м/ Нижний предел интервала обусловлен тем, что при меньших значениях величины ff/ d капли жидкого теплоносителя, которые могут образовыват ся на стенках резервуара в пе:реходных режимах, попадают во вставку 7. Верхний предел интервала обусловлен .тем, что на периферии торцового участка резервуара 5 наименьшая кон центрация пара и вход во вставку 7 целесообразно размещать именно в этой области газового резервуара 5 (из-за криволинейной формь парога зового фронта). Зазоры сГ и с/ (фиг. 2-4) также заключены в указан ном интервале. Вставки 7 и 8 (фиг. 2-4) для повьпиения технологичности могут быть выполнены за одно целое (из одной трубчатой заготовки), и тогда услов ная граница между вставками может быть проведена на участке, наиболее удаленном от г азового резервуара 5. Для повышения чувствительности регулирования прямая вставка 7 (фиг, 1) может быть вьшоллена расши ряющейся в направлении газового резервуара 5 и имеТь или коническую поверхность или цилиндрическую со ступенчатым увеличением радиуса. Конец вставки 8, выведенный из корпуса 1, сообщен с окружающей средой (атмосферой).или с внешним газовым резервуаром (не показан). Газорегулируемая тепловая труба работает следую Щ1м образом. При подводе и отводе тепла в /зонах 2 и 3 испарения и конденсации соответственно, через трубу осуществляется тепло- и массоперенос с изме нершем агрегатного состояния теплоносителя. При изменении тепловой нагрузки граница пар-газ перемещается в зоне 3 конденсации в соответствующем направлении, что обеспечивает стабилизацию температуры зоны 2 испарения, причем регулирование осуществляется с высокой точностью вследствие того, что газовый резервуар через вставки 7 и 8 сообщается с окружающей средой (атмосферой), где давление газа изменяется незначительно и весьма медленно. Поскольку в газовом резервуаре 5 помимо неконденсирующегося газа присутствует также некоторое количество пара теплоносителя (его концентрация в стационарном режиме весьма мала), молекулы пара диффундируют внутрь вставки 7, проходят до ее противоположного конца и далее по вставке 8 выходят в окружающую среду. Вследствие большой длине Р и сравнительно малому диаметру d дополнительной вставки 8 диффузионный поток молекул пара весьма мал. Кроме того, так как участки вставки 7 по мере их удаления от резервуара 6 входят в горячие зоны 4 и 2 транспорта и испарения соответственно, то вдоль вставки 7 возникает градиент температуры, направленный в сторону зоны испарения, и появляется поток ыолекул пара, обусловленный термодиффузией и являющийся встречным по отношению к потоку молекул, вызванному концентрационной диффузией, вследствие чего результирующий поток пара теплоносителя через систему вставок 7 и 8 уменьшается. Вследствие того, что в зоне 3 конденсации и в газовом резервуаре 5 вставки 7 и 8 установлены с зазором относительно холодных поверхностей тепловой трубы, предотвращается конденсация пара внутри вставок в переходных режимах работы трубы (обусловленных, например, нестацио-. нарными процессами внутри трубы при резких изменениях тепловой нагрузки) . При необходимости вставки 7 и 8 могут не входить в зону 2 испарения, в этом случае их концевой участок размещен в зоне 4 транспорта (фиг. 4). Вставки 7 и 8 могут быть выполнены из тонкостенных металлических трубок (из нержавеющей стали, меди и т.д.),

1. ГАЗОРЕГУЛИРУЕМАЯ ТЕПЛОВАЯ ТРУБА с испарения и конденсации, содержащая корпус, в котором со стороны зоны конденсации установлен газовый резервуар, и трубчатую вставку, один конец которой расположен в газовом резервуаре, а второй - в паровом канале вне зоны конденсации,О т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения стабильности, в корпусе дополнительно установлена вторая трубчатая вставка, один конец которой сообщен с полостью первой вставки вне зоны конденсации, а второй выведен из корпуса через торец газового резервуара.. 2.Труба по п. 1, о т л и ча ющ а я с я тем, что обе вставки установлены соосно. 3.Труба по п. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что обе вставки выполнены за одно целое и по крайней мере одна из них имеет участок в форме спирали. Ш 4.Труба по пп. 1 и 3, о т л и ч а ю щ а я ,с я тем, что участки вставок, именяцие форму спирали, вне зоны кондеисащ1И и газового резервуара установлены в контакте со стенками корпуса.