Теплоаккумулирующая насадка Советский патент 1986 года по МПК F25B21/00 F28D15/00 

Изобретение относится к холодильной технике, в частности к системам термоста- тирования различных объектов с помощью жидких теплоносителей, и может быть ис- нользовано для различных элементов радиоэлектронной аппаратуры.

Цель изобретения - интенсификация теплообмена.

На фиг. 1 изображена гранула насадки; на фиг. 2 - контур циркуляции теплоносителя с насадкой.

Насадка имеет ядро 1, выполненное из материала, температура плавления которого ниже температуры термостатирования, и оболочку 2 из теплопроводного ферромагнитного материала с температурой Кюри, лежащей между двумя указанными температурами. Контур 3 включает в себя термо- статируемый объект 4, теплообменник которого размещен между полюсами магнита 5. В контуре установлен охладитель 6 для отвода тепла от теплоносителя.

Насадка работает следующим образом.

Предварительно охлажденный в охладителе 6 до температуры ниже точки плавления теплоноситель с. насадкой по контуру 3 поступает к охлаждающему объекту 4 На входе в теплообменник объекта насадка, обладающая магнитными свойствами, затягивается магнитом 5 внутрь теплообменника. Там происходит отвод тепла от объекта 4 с нагревом теплоносителя и насадки. Вначале насадка нагревается до температуры плавле ВИЯ ядра 1, затем, пока идет процесс плавления, отвод тепла идет при постоянной температуре насадки и теплоносителя. После полного плавления вещества ядра насадка (в первую очередь оболочка 2) начинает нагреваться дальще, достигает температуры Кюри и оболочка теряет магнитные свойства. При этом тут же насадка выталкивается из теплообменника. Тем самым реали зуется принцип магнитного насоса.

Теплый теплоноситель, увлекаемый насадкой, поступает в охладитель 6 и таким образом циркулирует по контуру. Термостати- рование объекта достигается при поглощении тепла теплоносителем и насадкой за счет их массовой теплоемкости и поглощения удельной теплоты плавления ядра. Так как энергоемкость процесса фазового перехода

0

5

0

5

0

5

0

5

почти на порядок выще собственной энер- гоемк(кти насадки, обусловленной ее нагре вом, то общая теплоемкость насадки к окрестности температуры плавления имеет максимум, за счет которого эффективность использования насадки при этой температуре значительно выше, т. е. при своевременной смене отработавшей насадки температура охлаждаемого объекта не превысит некоторую заданную температуру и в пределе стремится к температуре плавления.

Температурная селекция отработавших и неотработавших гранул насадки возможна благодаря тому, что температура Кюри несколько превышает температуру плавления. Насадка, еще не потерявшая магнитные свойства (а это значит, что ядро насадки полностью не расплавилось), при выходе из зазора затягивается обратно и остается в теплообменнике объекта до тех пор, пока не выполнит свою функцию. В то же время температура Кюри не должна превышать температуры статирования, иначе насадка не выйдет из теплообменника и произойдет перегрев объекта. На практике разность температур объект - статируемая среда или температура термостатирования - температура плавления обычно не превышает 2-3°С, при этом температура Кюри выбирается ближе к температуре плавления с учетом, что перепад температур оболочка - центр ядра составляет от 0,1 до 1°С в зависимости от материала ядра и диаметра гранулы.

Для того, чтобы насадка обладала хорошей плавучестью и не скапливалась в отдельных участках контура 3, необходимо равенство средней плотности гранулы и плотности теплоносителя. В случае, когда материал ядра легче теплоносителя и при замерзании не расширяется, указанное условие достигается путем расчета толщины оболочки при полном заполнении внутреннего объема плавящимся веществом. В остальных (У1учаях гранула заполняется плавя щимся веществом не полностью (на 80- 100%).

Насадка может быть использована для термостатирования с ее помощью горячих спаев термоэлектрических батарей с отводом тепла от насадки как в окружающую среду (воздух), так и в теплообменнике каскада предварительного, например, компрессионного ох.таждения.