ТЕПЛООБМЕННИК Советский патент 1995 года по МПК F28D15/02 

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано для сброса больших мощностей тепла в импульсном режиме.

Известны устройства [1 и 2], содержащие сосуды с водородом и гидридом металла, теплообменник.

Недостатком этих устройств является невозможность обеспечения хорошего теплового контакта с гидридом металла.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является устройство [3], содержащее капсулу с гидридом металла и водородом, канал для теплоносителя.

Недостатком данного устройства является невозможность обеспечения хорошего теплового контакта гидрида металла с жидким теплоносителем.

Целью изобретения является интенсификация теплообмена при использовании гидрида металла с ферромагнитными свойствами и работе теплообменника в импульсном режиме.

Поставленная цель достигается тем, что в известном теплообменнике, содержащем цилиндрическую капсулу, заполненную гидридом металла и водородом и канал для теплоносителя, примыкающий к стенке капсулы, согласно изобретению капсула выполнена с кольцевым поперечным сечением, при этом на наружной поверхности ее внутренней стенки выполнены конические поры, расширяющиеся в направлении от оси капсулы, а гидрид металла размещен в этих порах, причем канал образован внутренней стенкой капсулы, а на внутренней поверхности этой стенки закреплены постоянные магниты. Магниты выполнены в виде колец с выступами на внутренней поверхности, размещенных с постоянным шагом.

На чертеже представлен общий вид устройства.

По оси цилиндрической капсулы 1 с гидридом металла и газообразным водородом проходит канал 2 для теплоносителя, примыкающий к стенке капсулы 1 и образованный внутренней стенкой 3 капсулы 1, которая выполнена с кольцевым поперечным сечением. На наружной поверхности внутренней стенки 3 капсулы 1 выполнены конические поры 4, расширяющиеся в направлении от оси капсулы и заполненные гидридом металла 5. Внутри канала 2 расположен внутренний цилиндр 6. Между внутренним цилиндром 6 и внутренней поверхностью стенки 3 расположено устройство для удержания металла 5 в порах 4, выполненное в виде постоянных магнитов 7. Магниты 7 выполнены в виде колец с выступами 8 на внутренней поверхности и размещены с постоянным шагом.

Устройство работает следующим образом.

При прокачке горячего теплоносителя по каналу 2 между внутренней стенкой 3 и внутренним цилиндром 6 происходит нагрев стенок канала 2 и нагревается гидрид металла 5, расположенный в порах 4. Происходит реакция разложения гидрида металла с выделением газообразного водорода, имеющего хорошую теплоемкость. Таким образом жидкий теплоноситель охлаждается, отдавая тепло стенкам канала 2 и гидриду металла 5 для его разложения и газообразному водороду. Заканчивается первый цикл работы теплообменника - охлаждение жидкого теплоносителя. Второй цикл заключается в охлаждении элементов, забравших тепло от теплоносителя. Капсула 1, выполненная из материала, прозрачного для инфракрасного излучения (например, боросиликатное стекло), дает возможность охлаждаться газообразному водороду и внешней поверхности внутренней стенки 3 капсулы 1. При этом водород реагирует с интерметаллидом, оставшимся в порах 4, с образованием гидрида металла. Выделившееся в результате реакции тепло нагревает пористую внутреннюю стенку 3 капсулы 1, которая охлаждается излучением в пространство (конические поры обеспечивают увеличение поверхности теплоотдачи). Постоянные кольцевые магниты 7 удерживают гидрид металла (интерметаллид) 5 в порах 4 и способствуют его эффективному прижиманию к стенкам пор. Выступы на внутренней поверхности кольцевых магнитов 7 необходимы для турбулизации текущего по каналу 2 теплоносителя, улучшая, таким образом, теплообмен между стенками канала и теплоносителем.

Предложенный теплообменник с использованием гидрида металла дает возможность сбрасывать большие мощности тепла в импульсном режиме. Использование пор, заполненных гидридом металла, удерживаемым постоянными магнитами, улучшает контакт гидрида металла с теплоносителем, что является более эффективным по сравнению с прототипом.

Использование: сброс тепловых потоков большой мощности в импульсном режиме на космических аппаратах. Сущность изобретения: теплообменник содержит цилиндрическую капсулу 1. Капсула 1 заполнена водородом и гидридом металла. Капсула 1 выполнена с кольцевым поперечным сечением. На наружной поверхности внутренней стенки 3 капсулы 1 выполнены конические поры 4. Последние расширяются в направлении от оси капсулы. Гидрид металла размещен в этих порах. На внутренней поверхности стенки 3 закреплены постоянные магниты 7. Они могут быть выполнены в виде колец с выступами на внутренней поверхности. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. ТЕПЛООБМЕННИК, содержащий цилиндрическую капсулу, заполненную гидридом металла и водородом, и канал для теплоносителя, примыкающий к стенке капсулы, отличающийся тем, что, с целью интенсификации теплообмена при использовании гидрида металла с ферромагнитными свойствами и работе теплообменника в импульсном режиме, капсула выполнена с кольцевым поперечным сечением, при этом на наружной поверхности ее внутренней стенки выполнены конические поры, расширяющиеся в направлении от оси капсулы, а гидрид металла размещен в этих порах, причем канал образован внутренней стенкой капсулы, а на внутренней поверхности этой стенки закреплены постоянные магниты. 2. Теплообменник по п.1, отличающийся тем, что магниты выполнены в виде колец с выступами на внутренней поверхности, размещенных с постоянным шагом.