Тепловая труба Советский патент 1975 года по МПК F28D15/02 

(54) ТЕПЛОВАЯ ТРУБА

1

Изобретение касается тепловых труб, в которых возврат жидкого рабочего тела из зоны конденсации в зону испарения обеспечивается центробежными силами.

Известны бесфитильные центробежные тепловые трубы, выполненные в виде герметичного корпуса с осевым отверстием, образованного соосными наружной и внутренней поверхностями вращения, например, в виде сплющенного тора, частично заполненного рабочим телом, изменяющим свое агрегатное состояние в процессе замкнутой циркуляции между зонами испарения и конденсации, и возвратом жидкости в зону испарения под действием центробежных сил.

В таких центробежных тепловых трубах перенос тепловой энергии обеспечивается, в основном, в осевом направлении за счет кривизны поверхности, так как диаметр трубы в зоне испарения превышает диаметр трубы в зонах конденсации, что существенно ограничивает практическую область применения подобных труб.

Цель изобретения - повысить термодинамическую эффективность тепловых труб.

Для этого внутренняя поверхность вращения тепловой трубы снабжена нарезкой, а осевое отверстие выполнено в виде канала для циркулирующего хладагента.

При таком выполнении тепловой трубы обеспечивается не осевой, а радиальный перенос тепловой энергии, так как внутренняя поверхность вращения трубы образует зону конденсации рабочего тела, омываемую снаружи циркулирующим во вращающемся канале хладагентом. Хладагент с помощью сил трения о стенки вращающегося канала закручивается, турбулизкруется, обеспечивая интенсификацию теплообмена по всей длине зоны конденсации тепловой трубы. Для улучщения условий разбрызгивания капель жидкого рабочего тела и равномерного смачивания зоны испарения на внещней поверхности вращения тепловой трубы внутренняя поверхность вращения трубы имеет нарезки, например винтовые, которые служат центрами отрыва капель. На чертеже показана предложенная труба. Тепловая труба выполнена в виде герметичного корпуса 1, например в виде сплющенного

тора.

Корпус образован наружной 2 и внутренней 3 поверхностями вращения. Внутренняя поверхность вращения 3 жестко вмонтирована во вращающийся канал 4, по которому циркулирует хладагент, например газ или жидкость.

Стенки герметичного корпуса 1 изготовлены

из материала с хорошей теплопроводностью,

например меди.

Корпус 1 частично заполнен подходящим

рабочим телом, например водой, аммиаком.

ртутью, в количестве, необходимом для покрытия его стенок жидкостью во время работы тепловой трубы. На внутренней поверхности 3 вращения нанесена нарезка 5 для отрыва капель жидкости.

К наружной поверхности 2 вращения корпуса 1 в зоне испарения подводится тепло, например, в виде излучения лазера или струи горячего газа. Тонкая пленка жидкого рабочего тела, образуемая при вращении канала 4 совместно с герметичным корпусом 1, под действием центробежных сил равномерно смачивает зону испарения. Образующийся при этом пар под действием градиента давления перемещается в зоне конденсации трубы, образованной внутренней поверхностью вращения 3. За счет обдувапоследней циркулирующим в канале 4 хладагентом пар конденсируется в жидкость, передавая тепло нагреваемому хлад.агенту. Капли жидкости под действием центробежных сил отбрасываются к периферии корпуса 1, причем возврату жидкости способствуют регулярные центры отрыва капель в виде нарезки 5 на внутренней поверхности 3 вращения. В зоне испарения трубы жидкость снова испаряется с поглощением тепла от источника нагрева, т. е. осуществляется замкнутая циркуляция рабочего тела внутри гермеJ 2

тичного корпуса I, обеспечивающая нагрев циркулирующего в канале 4 хладагента.

Тепловая труба подобной конструкции может быть использована, например, в пищевой 5 промыщленности для пастеризации молока, в медицине для тепловой обработки препаратов, в атомных реакторах для нагрева теплоносителя и т. д.

Возможна компоновка нескольких последовательно расположенных центробежных тепловых труб на одном вращающемся канале с хладагентом. Нарезка может быть выполнена на всех стенках герметичного корпуса.

5Предмет изобретения

Тепловая труба, выполненная в виде герметичного корпуса с осевым отверстием, образованного соосно расположенными наружной и внутренней поверхностями вращения, например, в виде сплющенного тора, частично заполненного рабочим телом, с возвратом жидкости из зоны конденсации под действием центробежных сил, отличающаяся тем, что, с целью повыщения термодинамической эффективности, внутренняя поверхность вращения снабжена нарезкой, а осевое отверстие выполнено в виде канала для циркулирующего хладагента.