Коаксиальная тепловая труба Советский патент 1978 года по МПК F28D15/02 

(54) КОАКСИАЛЬНАЯ ТЕПЛОВАЯ ТРУБА

1

Изобретение относится к теплопередшо- щим устройствам, а именно - к тепловым трубам.

Известны коаксиальные тепловые трубы, содержащие корпус, частично заполненный g рабочим телом и состоящий из .коаксиально расположенных герметичных цилиндров с капиллярно-пористым наполнителем на стенках, причем циливдры соединены при помощи радиальных пористых ребер из диэлектрика Ю например ориентированного стекловолокна, отстоящих ,одно от другого на угол ЗО-45 , По оси .корпуса расположен тепловыделяющий источник для -передачи теплового потока в радиальном направлении.от центра к перифе 13 рии. Ребра могут быть выполнены также в виде пакета пластин, установленных с зазором 0, мм, а в полости между цилиндрами помещены сетчатые трубчатые элементы, например из металла или диэлектрика 20 1.

Однако такие тепловые трубы обладают недостаточной эффективностью теплопереноса, значительным гидравлическим сопротивлением и давлением внутри герметичной камеры. 25

Цель изобретения - интенсификация теплопереноса.

Поставленная цель достигается тем, что между тепловыделяющим источником и поверхностью корпуса с радиальными и торцовыми зазорами относительно них установлена кольцевая камера, подсоединенная к линиям подачи и отбора хладагента и образующая в зазорах с тепловыделяющим источником и поверхностью корпуса циркуляционный контур для рабочего тела. Тепловыделяющий источник соединен со стенками камеры при помощи радиальных ребер.Поверхность тепловьщеляющего источника и внутренние стенки камеры могут быть выполнены профилированными, например гофрированными.

На фиг. 1 схематично показана описываемая коаксиальная тепловая труба, в продольном разрезе; на фиг. 2 - разрез А-А фиг. 1 на фиг. 3 - тепловая труба при выполнении поверхности тепловьщеляюшего источника гофрированной, поперечный разрез; на фиг. 4тепловая труба при выполнении внутренних стенок камеры гофрировешными, поперечный разрез.

Коаксиальная тепловая труба содержит корпус 1, частично заполненный рабочим телом, и тепловьщеляющий источник 2, размешенный по оси корпуса 1. Между тепловьще- ляюшим. источником 2 и поверхностью корпу са 1 с радиальными 3 и 4 и торцовыми .5 зазорами установлена кольцевая камера 6.

Кольцевая камера 6 подсоединена к линиям 7 и 8 подачи (вход) и отбора хладоагента (выход) и образует внутри корпуса 1

в зазорах 3-5 циркуляционный контур для рабочего тела.

Тепловьщеляющий источник 2, образующий зону нагрева,соединен со стенками кольцевой камеры 6 при помощи радиальных ребер 9.

В зависимости от решаемой задачи по переносу тепла поверхности тепловьщеляющего источника 2 или внутренние стенки камеры 6 могут быть выполнены профилированными, например гофрированными.

Коаксиальная тепловая труба работает следующим jo6pa30M.

Под действием тепловогр потока от тепловьщеляющего источника 2,расположенного по оси корпуса 1, часть рабочего тела в коль цевом радиальном зазоре 3 изменяет свое агрегатное состояние. Образующийся пар под действием архимедовых сил устремляется , вверх и выталкивает рабочее тело, омывая и нагревая при этом стенки камеры по высоте. Рабочее тело под собствейным весом через верхний торцовый зазор- 3 попадает в кольцевой заЗор 4, где частично охлаждается Пар конденсируется на стенках камеры 6,

присоединенной к линиям 7 и 8 подачи и отбора хладоагента, по всей доступной для него поверхности и в виде конденсата смешивается с рабочим телом.

В кольцевом радиальном зазоре 3 двухфазная система .пар-жидкость имеет суммарную плотность ниже плотности рабочего тела в кольцевом радиальном зазоре 4, к тому же относительно охлажденного при контакте со стенками камеры 6. как с холодильНИКОМ. Это обстоятельство способствует создаданию направленной циркуляции рабочего тела по замкнутому контуру, обеспечивающей надежное охлаждение тепловьщеляющего источника 2.

Нормальным режимом работы тепловой трубы следует считать непрерывное омывание рабочим телом всей нагреваемой поверхности камеры 6. Он обеспечивается подбором: ширины кольцевого радиального зазора 3 (обычно 3-5 мм, но при больщих тепловых hoTOках и значительной протяженности тепловой трубы может быть увеличен до 10 мм), необходимой (не менее 1/3). высотызаполнения тепловой трубы рабочим телом, расходом

охлаждающего агента. Эти параметры для оптимальной работы тепловой коаксиальной трубы определяются экспериментально.

Следует отметить возможность работы коаксиальной тепловой трубы при отклонении ее оси от вертикали до 55 . Если источником тепла является движущаяся среда, например высокотемпературный газ, то коаксиальную тепловую трубу можноиспользовать и как транспортный канал, обладающий высокой на дежностью и повьшденным СРОКОМ службы, и как охлаждающее поток устройство. Охлаждающим агентом и рабочим телом может служить вода.

Надежность и длительность эксплуатации коаксиальной трубы обусловливают следующие факторы.

Поверхность кольцевой камеры 6, присоединенной к линиям 7 и 8 подачи и отборе хладоагента,в 1,8-2,2 раза больше по сравнению с площадью зоны нагрева, что обеспечивает отсутствие избыточного давления внутри тепловой трубы.

Аварийный выход из строя коаксиальной тепловой трубы (прогар) приведет к выбро су в рабочее пространство агрегата, элементом которого она является, лшиь ограниченного и, как правило неболыиого количества рабочего тела, а не всего проточного хла. агента (в промышленных условиях вероятнее всего воды). При этом расположенная внутри кольцевая камера будет выполнять роль обьганого кессона.

Предлагаемая коаксиальная тепловая труба позволяет существенно интенсифицировать теплоперенос, т.е. повысить эффективность ее использования в качестве кессонированных газоходов, например, в пирометаллургических агрегатах.

Формула изобретения

6

ФигЗ

В

Ф//г4 полнены профилированными, например гофрированными. Источники информа1ши, принятые во внимание при экспертизе; 1. Авторское свидетельство N 436964, кл, Г 25 В 19/04. 1970.