Тепловая труба Советский патент 1992 года по МПК F28D15/02 

ф(/г. 1

Изобретение относится к теплотехнике, а именно - к теплопередающим устройствам, и может быть использовано в теплооб- менниках и различных системах охлаждения и термостатирования.

Известна тепловая труба, содержащая частично заполненный теплоносителем корпус и капиллярную структуру на его внутренней поверхности.

Недостатки этой трубы являются низкая технологичность и сравнительно высокая стоимость, что обусловлено необходимостью отдельного изготовления корпуса и сетчатого цилиндра, введения последнего внутрь корпуса с натягом и закрепления по- средством сварки.

Наиболее близким к предлагаемому является тепловая труба, содержащая продольные капиллярные канавки на внутренней поверхности, разделенные ре- брами.

Недостатком этой трубы является сравнительно низкая теплопередающая способность, что обусловлено гидравлическим сопротивлением канавок и их низким капил- лярным напором, а также значительным термическим сопротивлением трубы для потока тепла, отводимого при конденсации пара теплоносителя.

Цель изобретения - повышение тепло- передающей способности тепловой трубы.

Цель достигается тем, что в тепловой трубе, содержащей продольные капиллярные канавки на ее внутренней поверхности, разделенные ребрами, по крайней мере на части периметра трубы ребра выполнены с переменной по периметру высотой, причем между смежными высокими ребрами расположено по крайней мере одно низкое ребро. Кроме того, высокие ребра могут быть вы- полнены со средней толщиной, превышающей таковую у низких ребер. Высокие ребра могут быть выполнены со скругленными вершинами.

Для упрощения технологии изготовле- ния при наличии между смежными высокими ребрами двух или более низких и выполнении канавок трапециевидными, ширина донной части у канавок, примыкающих к высоким ребрам, меньше, чем у кана- вок, расположенных между низкими ребрами.

Кроме того, низкие ребра могут быть выполнены с треугольным профилем поперечного сечения.

На фиг.1 схематично изображена тепловая труба с трапециевидными ребрами, поперечное сечение; на фиг.2 - труба в зоне отвода тепла; на фиг.З - то же, в зоне подвода тепла; на фиг.4 - то же, с ребрами.

имеющими скругленные вершины; на фиг.5 -тоже, с ребрами из капиллярно-пористого материала; на фиг.б - то же (плоский вариант трубы) с различными фазами мениска жидкого теплоносителя; на фиг.7 - то же, с чередованием высоких ребер через два низких; на фиг.8 - то же, с низкими ребрами треугольного профиля.

Тепловая труба содержит частично заполненный теплоносителем корпус 1 с продольными капиллярными канавками 2 на его внутренней поверхности, разделенными разновысокими ребрами 3, 4 и 5, из которых позицией 3 обозначены самые высокие ребра, 4 - самые низкие и 5 - с промежуточной высотой. Ребра размещены с изменением высоты по периметру корпуса 1 по заданному закону, например, с последовательным чередованием высоких и низких ребер 3 и 4 соответственно (фиг. 1 -5) или с размещением между смежными высокими ребрами 3 двух низких ребер 4 (фиг.7), или двух низких и расположенного между ними одного промежуточного ребра 5 (фиг.б) Высокие ребра 3 могут быть выполнены со средней толщиной (усреднение по высоте ребра), превышающей таковую у низких ребер 4.

Кроме того, высокие ребра 3 могут быть выполнены со скругленными вершинами. Высота низких и промежуточных ребер 4 и 5 может быть выбрана из условия, чтобы они были не ниже поверхности максимально прогнутого мениска некой гипотетической жидкости, идеально смачивающей материал ребер (эта жидкость - не обязательно теплоноситель). Этот мениск образован в любой из канавок 2 на более высоких ребрах, расположенных слева и справа от данного более низкого ребра, высота которого выбирается из указанного выше условия. Изображенные пунктиром мениски 6 и 7 (фиг.б и 7) являются именно такими, имеющими максимальную кривизну. Далее на чертежах позициями обозначены: 8 - паровой канал трубы; 9 - мениск жидкого теплоносителя в зоне отвода тепла (не показана); 10 - то же, в зоне подвода тепла (не показана); 11 - пленка конденсата теплоносителя в зоне отвода тепла при уменьшенной дозе заполнения трубы теплоносителем; 12 - промежуточное .положение мениска. Труба имеет также зону транспорта (не показана). На части периметра ребра могут быть выполнены обычными, т.е. одной высоты.

При выполнении низких и высоких ребер 4иЗ соответственно трапециевидными (см. фиг.1) и при наличии двух и более низких ребер 4 (фиг.7), канавки 2, примыкающие к высоким ребрам 3, могут быть выполнены в донной

части.более узкими, чем канавки 2, заключенные между низкими ребрами 4 (не показано). Низкие ребра 4 могут быть выполнены треугольного профиля (на фиг.8 пунктиром изображены возможные вариан- ты профиля низкого ребра). Высокие ребра 3 также могут выполнены с треугольным профилем (не показано).

Тепловая труба работает образом.

При подводе и отводе тепла в соответ- ствующих зонах через трубу осуществляется тепло- и массоперенос с изменением агрегатного состояния теплоносителя , при этом в зоне отвода тепла и в зоне транспорта теплоносителем заполнены самые широ- кие канавки, образованные высокими ребрами 3, а высота мениска жидкости, максимальная в зоне отвода тепла (поз.9 на фиг.2, 6, 7), постепенно уменьшается, его прогиб в зоне транспорта увеличивается и перед зоной подвода тепла мениски касается более низких ребер 5 (или ребер 3) и разбивается на большее число менисков в капиллярных канавках 2, что обеспечивает увеличение (примерно в 2 раза) капиллярного напора и соответствующее увеличение теплопередающей способности тепловой трубы за счет того, что в зонах отвода тепла и транспорта жидкость течет в широких и высоких канавках, при умень- шенной величине потерь на трение, и в то же время сохраняется высокий капиллярный напор, обусловленный мелкими канавками 2, вступающими в работу в зоне подвода тепла. Таким образом, предлагав- мая труба является тепловой трубой с автоматически перестраивающимся мениском. Конденсация пара на высоких ребрах 3 (фиг.4) также снижает термическое сопротивление тепловой трубы, а скругление вер- шин этих ребер способствует образованию выпуклой пленки конденсата и его закачке в канавки 2, Утолщение высоких ребер также снижает их термическое сопротивление.

Выполнение низких ребер 4 с треугольным профилем поперечного сечения позволяет снизить гидравлические потери при движении жидкости в капиллярных канавках 2.

Выполнение канавок 2, примыкающих к высоким ребрам 3, более узкими в донной части позволяет унифицировать инструмент и упростить технологию изготовления тепловой трубы.

Таким образом, выполнение ребер с переменной по периметру высотой позволяет повысить теплопередающую способность тепловой трубы.

Формула изобретения

1.Тепловая труба, содержащая продольные капиллярные канавки на ее внутренней поверхности, разделенные ребрами, отличающаяся тем, что, с целью повышения теплопередающей способности, по крайней мере на части периметра трубы ребра выполнены с переменной по периметру высотой, причем между смежными высокими ребрами расположено по крайней мере одно низкое ребро.

2.Труба по п.1,отличающаяся тем, что высокие ребра выполнены со средней толщиной, превышающей таковую у низких ребер.

3.Труба по п.1,отличающаяся тем. что высокие ребра выполнены со скругленными вершинами.

4. Труба по п. 1, от л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью упрощения технологии изготовления при наличии между смежными высокими ребрами двух и более низких и выполнении канавок трапециевидными, ширина донной части канавок, примыкающих к высоким ребрам, меньше, чем канавок, расположенных между низкими ребрами.

5. Труба по п.1,отличающаяся тем, что низкие ребра выполнены с треугольным профилем поперечного сечения.

/

Фиг. 2

10 3 2

Фие. 3

Использование: системы охлаждения и термостатирования приборов и аппаратуры, теплообменники. Сущность изобретения: тепловая труба содержит корпус 1, на внутренней поверхности корпуса 1 выполнены продольные капиллярные канавки 2 Канавки 2 разделены ребрами 3 и 4. Ребра 3 и 4 имеют переменную по периметру корпуса 1 высоту. Между смежными высокими ребрами 3 расположено по крайней одно низкое ребро 4. 4 з.п. ф-лы. 8 ил.

3 i// i 1

Q

фиг. 4 ч

Фиг. 5

фиг. 6

7

Y//./777,

4

фиг. в

фиг. 7