Пульсирующая тепловая труба Советский патент 1976 года по МПК F28D15/02 F25B19/02 F25D7/00 

Изобретение относится к тепловым трубам, в частности к траловым трубам, осуществляющим .передачу тепла от источника к теплоприемнику, и может быть использовано в теплотехнике. Известны тепловые трубы, содержащие испаритель, .соединенный при помощи канала с KOHAGHCjaTopoM, выподненным в виде заполненной жидкостью и «инертным газом камеры, в каторую то.рцовой участо канала,. . Однако известные тепловые трубы могут нормально функционировать только при наличии капиллярной структуры. Возврат жидкости и конденсации в испаритель в .процессе работы тепловой трубы сбеспечи:вается капиллярными силами. Однако гш;личие в тепловой трубе капиллярной структуры приводит к ограничению передаваемой ею МОЩНОСТИ; Целью изобретения является использование эффекта теплового удара для возврата жидкости в испаритель, обеспечение надежной работы трубы при юбой ориентании и при отсутствии сил тяжести, а также увеличение передаваемой мощности. ; Это достигается тем, что испаритель так же,-как и конденсатор. Выполнен в виде заполненной жидкостью камеры, в которую введен торцовой участок канала. В конденсаторе на границе раздела сидкость- i газ установлен плавающий поршень. Поршень упруго по;ооединен к стенке конденсатора, например пружиной:. Испаритель выполнен с поперечным сечением не менее, чем вдвоз, превышающим поперечное сеченно канала, имеющего гидравлический диаметр, в 2-4 раза превышающий расстояние между торцами трубы и канала. , На фиг. 1 изображена предложенная тепловая труба; на фиг. 2 и 3 - то же, в процессе работы в условиях сил тяжести, на фиг. 4-6-вариант выполнения предложенной тепловой трубы для работы в условиях отсутствия сил тяжести и при проипьольной ориентации трубы в пространстве. Тепловая труба содержит герметичный корпус 1, в верхней части которого размещен испаритель 2, запоШ1енный жидкостью Испаритель 2 с помощью канала 3 подсоединен к конденсатору 4, Канал 3 и нижняя насть конденсатора 4 заполнены жидкостью. . Верхняя часть конденсатора 4 ааполне на инертным газом. Исг Ьритель 2 и конденсатор 4 выполнены в виде камер произВОЛЫ1ОЙ формы и расположены вокруг верхнего и нижнего торцовых участков канала З В конденсаторе установлен плавающий поршень 5. Камеры могут быть оребрены, а в испарителе установлены пружинные элементы 6, Тепловая труба работает в пульсирук щем режиме следуюгшм образом. При подиоде тепла к испарителю 2 происходи- тепловое расширение жидкости и ее нагрев до темпэратуры кипения. Образующийся при этом пар вытесняет жид кость по канал/ 3 в полость конденсатора 4; сжимая инертный газ фиг. 2) При появлении пара в нижнем охлажденном торцовом участке канала 3 происходит его мгновенная конденсация II тпдение давления в испарителе 2 и паровом объеме канала 3. Под действием давления инертного газа ншдкость из конденсатора начинает движение навстречу пару в канале 3 (фиг. 3). Так как в канал о 3 попадает охлажденная жидкость,конденсашш пара будет происходить в нем и вне конденсатора 4 с соответствующим падением давлеш я в испарителе 2, что вызывает ускоренный возврат жидкости в испаритель. При перепиве жидкости через верхний тОрец канала 3 увеличивается поверхность контакта пара и жидкости, что ведет к интенсификации процесса конденсации пара в испарителе 2 и быстрому заполнению последнего жидкостью. В процессе работы тепловая труба быстро выходит на режим и при изменении теп ловых нагрузок саморегулируется. Предлон{енная тепловая труба способна эффективно работать при любой ее ориентации, а также при отсутствии сил тяжести. Для обеспечения ее работы в этих условия в конденсаторе на границе раздела жидкость газ установлен плавающий поршень 5, который может быть упруго подссэдинен к стенке конденсатора, например, пр/жиной 6 С целью увеличения передаваемой мощности поперечное сечение испарителя не ме нее, чем вдвое, превышает-поперечное сеч« iffle канала,, а гидравлический диаметр пос- 1едиего в 2-4 раза превышает расстояние лежду торцами тр бы и канала. Объем конденсатора 4, занятый инертным газом, при полном заиолнечии испарителя в 1,5-2 превышает объем канала 3, а давление газа 1.5-2 раза превышает давление столба жидкости в канале 3. Тепло к испарителю подводится преимущественно к его боковой поверхности; отвод тепла от конденсатора производится преимущественно на участке, омызагмом жидкостью. Если в процессе работы тепловая труба меняет ориентацию или эксплуатируется в невесомости (при отсутствии сил тяжести), на границе раздела .жидкость - Газ в конденсаторе устанавливают плавающий порщень 5 (фиг. 4). В этом случае поршень 5 препятствуетпроникновению газа в канал 3 и жидкости в газовое йространство конденсатора. Возврат жидкости в испаритель 2 может быть обеспечен не только упруг остью сжимаемого газа, но и использованием специальных элементов 6, например, пружин или мембран (фиг. 5) Для укэньщения термического сопротивления можно газовый объем расположить внутри конденсатора 4, это показано на фиг. 6. Формула изобретения 1.Пульсирующая тепловая труба, содержащая испаритель, соединенный при помощи канала с конденсатором, выполненным в виде заполненной жидкостью и инертным газом камеры, в которую введен торцовый участок канала, отличающаяся тем, что, с целью использования эффекта теплового удара для возврата жидкости, испаритель так же, как и конденсатор, выполнен в виде заполненной жидкостью кямеры, в которую введен торцовый участок канала. 2.Труба по П.1. о. тличающая с я тэм, что, с целью обеспечения ее надежной работы при любой ориентации и при отсутствии сил тяжестм, в конденсаторе на границе рс.здела жидкость - гаг установлен плавающий поршень. 3. Труба по П.2, отличающа,я с я тем, ТО поршень упруго подсоединен к стенке конденсатора, например, пружиной. 4. Труба по ИП.1 и 2 о т л и ч а ю а я с я тем, что, с целью увеличения

передаьаемс й мощнрсти, испаритель выполнен с поперечным сечением.не менее чем вдвое превышающим поперечное сечение канала, имеющего гидравлический диаметр.

:в 2-4 раза превышающий расстояние торцами трубы и канала. ,11риоритет по пп. 3 и 4 исчислять от П4. .03.74 г.

.1

Фиг. 2

fpuz.:

,

Фиг. 5 Ц / л / -V- - У jfy / 7 /

.S

. б /