Устройство для охлаждения тепловыделяющего объекта Советский патент 1987 года по МПК G05D23/30 

Изобретение относится к приборостроению и предназначено для термостабилизации элементов приборных устройств, выделяющих значительное количество тепла при работе в периодическом режиме.

Целью изобретения является увеличение времени работы устройства.

На фиг. 1 представлена схема уст- ройства для охлаждения тепловыделяющего объекта;на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1,

Устройство содержит корпус 1, выполненный в виде двух коаксиально расположенных цилиндров с установленным в нем тепловыделяющим объектом 2, теплоотводящим кожухом в виде кольцевых сегментов 3, выполненный из вещества с температурой плавления, соответствующей температуре стабилизации, и фитилями 4,подпружиненными со стороны внешней стенки корпуса пружинами 5.Крышки 6 вместе с клапанами 7 создают гермети зацию .внутри корпуса, чтобы хлороформ или другая жидкость, используемая по тому же назначению, не испарялась до начала работы устройства.

Устройство может наботать без кры- зо хлороформа составляет 8500 Дж/г,то

шек и клапанов, если испаряющуюся жидкость, например хлороформ, заливать в фитиль до его насьщения непосредственно перед работой устройства. Крьшки и клапаны в устройстве необходимы для увеличения времени между заливкой жидкости в фитиль и работой устройства.

Во время работы устройства плавится только поверхность сегментов 3, непосредственно контактирующая с термостабилизируемой поверхностью объекта 2. Поверхность сегментов 3, контактирующая с фитилями 4, охлаждается за счет испарения жидкости, . пропитьшающей фитиль 4. При повьше- нии давления открывают ся клапаны 7. Расплавленное вещество сегментов 3 вьщавливается через зазоры в прос- ранство между пружинами. Таким образом происходят одновременно плавление вещества сегментов 3 со стороны тепловыделяющего объекта 2 и испарение хлороформа со стороны фитилей 4, т.е. на внешней стороне сегментов 3. При мощном вьщелении тепла начинается плавление сегментов Э теплового аккумулятора (ТА), под давлением пружин расплавленное вещество сегментов ТА удаляется из зоны контакта При этом за счет теплопроводности вещества ТА происходит нагрев внешней стороны ТА, которая контактирует с фитилями 4,так как температура кипения вещества, пропитывающего фитили меньше температуры плавления ТА, то это вещество начинает испаряться и тем самым начинает охлаждать нерасплавленную часть ТА, поглощая значительную часть тепла от тепло- выделяющепо элемента и увеличивая время работы ТА.

Пример 1. В качестве ТА используется сплав на основе висмута с температурой плавления 69 С,массой т.( 100 г, теплотой плавления Q 36 Дж/г, фитиль пропитан хлороформом с температурой кипения , массой mj, 10 г, теплотой испарания qncn. 700 Дж/г.

Энергоемкость ТА равна Q ; т 3600 Дж/г.

Энергоемкость хлороформа равна in 2 17000 Дж/г, так как фитиль имеет пористую структуру, то 50% хлороформа удерживается за счет адсорбции и уточненная энергоемкость

суммарная энергоемкость равна 12100 Дж/г.

Время работы термостатирующего устройства увеличено в 3,36 раза.,

Пример2. Б качестве ТА используется сплав на основе висмута с температурой плавления 72°С, мас5

сой m ., 100 г, теплотой плавления Q 30 Дж/г, фитиль пропитан хлоро- 0 формом с температурой кипения 6l c, массой тп J 10 г, теплотой испарания 1700 Дж/г. Проведенный расчет показывает, что время работы термостатирующего устройства увеличивается в 3,8 раза.

ПримерЗ. В качестве ТА используется сплав на основе висмута с т емпера тур ой плавл ения 6 6,, массой т 100 г , теплотой плавления Q пл 35 Дж/г,фитиль пропитан хлороформом с температурой кипения , массой т Ю г,теплотой испарения Q 1700 Дж/г.Проведенный расчет цоказьшает,что в данном случае время работы термостатирующего устройства увеличивается в 3,4 раза.

Уравнение теплового баланса для известного устройства Q Q ,где Qgi - теплота,вьщеленная элементом.

0

5

за время работы; Q .п теплота,поглощенная тепловым аккумулятором,за время его плавления.

Уравнение теплового баланса для предлагаемого устройства Q g,

.п 9т.ксп т.исп теплота,- поглощенная испаряющимся веществом, например,хлороформом,за время испарения

Qr.n Ч т,испГ

m

ПА

Т, п

m

iHCfl

T.-ucn.

де m

m

т. г, т.Ken

|ПА .

. мсп.

масса плавящегося тепло- аккумулятора ; масса, испаряющегося вещества;

теплота плавления плавящегося теплоаккумулятора, удельная;

теплота кипения испаряющегося вещества,удельная.

Пр примеру 1 количество тепла, которое может поглотить предложенное устройство, составляет:

Q 12100 Дж.

Чтобы известное устройство смогло поглотить это же количество тепла теплоаккумулирующего вещества, сегментов 3 необходимо 336 г, что в

три с лишним раза увеличивает металлоемкость теплоотводящего кожуха.

Время работы предлагаемого устрой- .ства со 100 г ТА и 10 г хлороформа практически не отличается от времени работы с использованием дополнительного количества ТА -336 г,при этом получают существенный выигриш в Q уменьшении металлоемкости ТА, либо во времени по сравнению с известньм устройством в три раза при той же металлоемкости.

5 Формула изобр, етения

Устройство для охлаждения тепло- вьделяющего объекта, содержащее корпус с размещенным в нем вокруг тепло- вьщеляющего объекта кольцевыми сегментами, выполненными из вещсетва с температурой плавления, соответствую ющей температуре стабилизации объекта, отличающееся тем, что, с целью увеличения времени работы устройства, в нем на внешней поверхности кольцевых сегментов размещены фитили, пропитанные веществом, температура кипения которого меньше температуры плавления вещества кольцевых сегментов,причем фитили . подпружинены к соотвуетствующнм кольцевым сегментам.

0

5

0

Редактор О.Попович

Составитель В.Доценко

Техред М.Дидык Корректор С.Черни

Заказ 6282/47 Тираж 863

БНИИПИ Государственного комитета СССР . по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

.Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Подписное

Изобретение относится к области приборостроения-и предназх1ачено для термостабилизации тепловыделяющих э.ементов. Целью изобретения является увеличение времени работы устройства. Устройство для охлаждения тепловыделяющего объекта содержит с внешней стороны сегментов 3 акккуму- лятора фитили 4, пропитанные веществом с температурой кипения, меньшей температуры плавления вещества теплового аккумулятора. Изобретение отличает отсутствие движущихся частей, на охлаждение тепловыделяющего элемента не затрачивается электроэнергия, время работы увеличивается rio сравнению с прототипом в три с лишним раза при той же металлоемкости, 2 ил. с 3