Тепловая труба Советский патент 1992 года по МПК F28D15/04 

Изобретение относится к теплотехнике, в частности к теплопередающим устройствам, и является усовершенствованием устройства по авт.св. N2 840667.

Основное изобретение представляет собой трубу, содержащую зоны испарения и конденсации, соединенные конденсатопроводом и паропроводом, и капиллярнопористую структуру, размещенную на внутренней поверхности трубы в зонах испарения и конденсации и по всему объему конденсатопровода, электромагнитную обмотку, питаемую переменным током и установленную снаружи трубы в зоне размещения капиллярно-пористой структуры, которая выполнена из магнитострикционного материала.

Недостатком этой тепловой трубы является малая теплопередающая способность,

Цель изобретения - повышение теплопередающей способности тепловой трубы.

Поставленная цель достигается тем, что в тепловой трубе, содержащей зоны испарения и конденсации, соединенные конденсатопроводом и паропроводом, капиллярно-пористую структуру, размещенную на внутренней поверхности трубы в зонах испарения и конденсации и по всему обьему конденсатопровода, электромагнитную обмотку, питаемую переменным током и установленную снаружи трубы в зоне размещения капиллярно-пористой структуры, выполненной из магнитострикционного материала, а зоне испарения коаксиально установлена цилиндрическая ось, жестко соединенная с капиллярно-пористой структурой, при этом на оси расположен с натягом торсион в виде однополостного гиперболоида, состоящий из двух трубчатых оснований, соединенных между собой полосками из упругого материала, установленными наклонно к цилиндрической оси в контакте с последней, причем на одном из трубчатых оснований закреплена крыльчатка вентилятора. Угол наклона полосок к цилиндрической оси составляет 20 - 30°.

Гиперболоидный торсион предназначен для преобразования осевых колебаний оси во вращательное движение импеллера за счет анизотропии сил трения между осью и полосками торсиона и представляет собой устройство, состоящее из двух трубчатых оснований равного диаметра, соединенных между собой упругими полосками, наклонно расположенными относительно оси. К одному из оснований торсиона присоединена крыльчатка вентилятора.

Сущность изобретения сострит в том, что повышение теплопередающей способности достигнуто увеличением скорости циркуляции теплоносителя в тепловой трубе за счет дополнительного перепада давлений, обеспеченного вращением крыльчатки вентилятора под действием ультразвуковых колебаний капиллярнопористой структуры.

0 Новизна данного технического решения состоит во введении гиперболоидного торсиона с крыльчаткой вентилятора и цилиндрической оси.

На фиг.1 изображена предлагаемая тепловая труба; на фиг.2 - однополостный гиперболоидный торсион с импеллером; на фиг.З - разрез А-А на фиг.2.

Тепловая труба содержит зоны 1 испарения и 2 конденсации, соединенные кон0 денсатопроводом 3 и паропроводом 4, капиллярно-пористую структуру 5, размещенную на внутренней поверхности трубы в. зонах 1 испарения и 2 конденсации соответственно и по всему объему конденсатоп5 ровода 3, В зоне 1 испарения тепловой трубы коаксиально установлена цилиндрическая ось 6 с буртиком 7, на которую насажен в виде однополостного гиперболоида торсион 8, состоящий из двух трубчатых

0 оснований 9, соединенных между собой полосками 10 из упругого материала, установленн)ыми наклонно к цилиндрической осью в контакте с последней и образующими горловину торсиона (наименьшее сечение) в сечении А-А. Оси упругих полосок развернуты на определенный угол так, что огибающая упругих полосок при вращении вокруг оси 6 образует гиперболоид. Оптимальный угол наклона у РУгих полосок 10 к оси трубы 200 20° установлен экспериментально. К одному из оснований 9 торсиона 8 присоединена крыльчатка вентилятора 11. Капиллярно-пористая структура конденсатопровода 3 выполнена из магнитострикционного

5 материала, например из жгутов спрессованной тонкой никелевой проволоки, а ось 6 жестко соединена с капиллярно-пористой структурой. При этом в зоне размещения капиллярно-пористой структуры конденса0 топровода 3 снаружи трубы установлена электромагнитная обмотка 12, питаемая таком высокой частоты.

Тепловая труба работает следующим образом.

5 Вследствие перепада температур в зонах 1 испарения и 2 конденсации,давление насыщенных паров теплоносителя в зоне 1 больше, чем давление в зоне 2. Под действием разности этих давлений пар теплоносителя по паропроводу 4 поступает из зоны

1 в зону 2, где происходит его конденсация, сопровождающаяся отдачей тепла в окружающую среду. Восстановление д вления в зоне 1 происходит вследствие непрерывного испарения теплоносителя из капиллярно-пористой структуры 5 за счет отбора тепла из окружающей среды.Лодача жидкого теплоносителя из зоны 2 конденсации в зону 1 испарения происходит за счет капиллярных сил, Переменное магнитное поле обмотки 12 возбуждает ультразвуковые колебания магнитострикционной капиллярно-пористой структуры конденсатопровода 3. Воздействие ультразвука на капилляры приводит к увеличению капиллярного напора и интенсификации переноса жидкой фазы теплоносителя. Колебания магнитострикционной капиллярно-пористой структуры передаются оси 6. Колебания оси б в зоне контакта с гиперболоидным торсионом 8 приводят к вибрационному еращениюторсиона 8 к горловине 9 которого присоединена крыльчатка вентилятора 11. Вращение вентилятора, расположенного в свободной от капиллярной структуры зоне 1 испарения приводит к созданию дополнительного перепада давлений и напора в паровой фазе, а следовательно увеличивает расход теплоносителя и теплопередающую способность тепловой трубы. Вибрационное вращение торсиона происходит благодаря расположению упругих полосок 10 торсиона 8 под углом к оси 8 вследствие анизотропии сил трения между полосками 10 торсиона 8 и осью 6. При этом скорость вращения можно регулировать амплитудной или частотной модуляцией питающего напряжения. Буртик фиксирует торсион в осевом направлен...

При выборе угла наклона полосок гиперболоидного торсиона к оси трубы принимают во внимание то, что в случае малых углов наклона вращение уменьшается, а при больших углах затрудняется формирование торсиона, Это приводит к тому , что оптимальная величина угла наклона полосок гиперболоидного торсиона к оси трубы находится в пределах 20 - 30°.

Технические преимущества предлагаемого изобретения в сравнении с основным заключается в том, что повышается теплопередающая способность за счет увеличения скорости циркуляции теплоносителя, что обусловлено наличием вращающегося гиперболоидного торсиона с крыльчаткой вентилятора. Это ведет к улучшению массогабаритных показателей устройства, расширению диапазона регулирования теплопередающей способности и сохранению герметичности устройства.

Положительный эффект от использования предлагаемого устройства состоит в том, что повысивтеплопередающую способность, улучшаем экономические показатели за счет сэкономленного количества тепловых труб и экономии вследствие уменьшения и габаритов устройства. Ориенгировочно уменьшение стоимости оценивается в 1,5 раза (учитывая, что требуемый напор реализуется как с помощью вентилятора, так и с помощью магнитострикционной капиллярно-пористой структуры). Стоимость доработки тепловой трубы (установка гиперболоидного торсиона с крыльчаткой) незначительна в сравнении с достигаемым эффектом.

Формула изобретения 1. Тепловая труба по авт.св. № 840667, отличающаяся тем, что, с целью повышения теплопередающей способно сти, дополнительно в зоне испарения коаксиально установлена цилиндрическая ось, жестко соединенная-с капиллярно-пористой структурой, при этом на оси расположен с натягом торсион в виде однополостного гиперболоида, состоящий из двух трубчатых оснований, соединенных между собой полосками из упругого материала, установленными наклонно к цилиндрической оси в контакте с последней, причем на одном из трубчатых оснований закреплена крыльчатка вентилятора.

2,Тоуба по п,1,отличающаяся тем, что полоски установлены с углом наклона к цилиндрической оси, составляющим 20 30°,

Изобретение относится к теплотехнике. Цель изобретения -^ повышение теплоперё-дающей способности тепловой трубы. В зоне 1 испарения коаксиально установлена цилиндрическая ось 6, жестко соединенная с капиллярно-пористой структурой 5. На оси 6 расположен с натягом торсион 8 в виде однополостного гиперболоида. Торсион 8 состоит из двух трубчатых оснований 9, соединенных между собой полосками из упругого материала. Полоски установлены наклонно к оси 6 в контакте с последней. На одном из трубчатых оснований 9 закреплена крыльчатка вентилятора 11.1 з.п.ф- лы, 3 ил.СОсю ^ о4i^>&ГО