Тепловая труба Советский патент 1979 года по МПК F28D15/00 

Изобретение относится к теплотехнике, а более конкретно к тепловым .трубам, и может быть использовано в различных теплотехнических устройствах в качестве эффективных тсплоотводов, в частности .для охлаждения радиоэлектронной аппаратуры.

Известны тепловые трубы, состоящие из герметичного корпуса и капиллярной структуры, заполненной рабочей жидкостью jt.

Однако в этих устройствах величина передаваемого теплового потока определяется величиной капиллярного напора фитиля и гидравлическим сопротивлением жидкостного канала. Кроме того, эти тепловые трубы имеют большие значения термического сопротивления контакта между корпусом и фитилем и термического сопротивления фитиля, заполненного жидкостью. Снижение их термического сопротивления имеет важное значение, так как используемые низкотемпературные жидкости (вода, аммиак, ацетон и т. п.) имеют небольшие значения коэффициента теплопроводности.

Известны тепловые трубы с испарительной транспортной и конденсационной зонами, содержащие герметичный корпус в виде кольцевых втулок и капиллярную структуру, размещенную на стенках корпуса 2. Однако в этих трубах капиллярный напор зависит от величины зазора между кольцевыми втулками, минимальный размер которого ограничен высотой выступов. При этом на участке подвода тепла образуются кольцевые мениски относительно большого эффективного радиуса, что ограничивает величину капиллярного напора и ухудшает

работоспособность тепловой трубы в гравитационном поле, когда жидкость движется против сил тяжести. Термическое сопротивление этой тепловой трубы имеет значительную величину из-за наличия термосопротивления слоя жидкости между корпусом и кольцевыми втулками, а также из-за того, что поверхности их не являются теплопередающими, так как мала поверхность контакта между корпусом и проволочками и между проволочками и втулками. Эти тепловые трубы неработоспособны ,в режиме кипения из-за неустойчивости менисков при повышенных тепловых нагрузках, что приводит к мгновенному осушению зоны подвода тепла. Установка кольцевых втулок в транспортной зоне приводит к увеличению массы тепловой трубы и гидравлического сопротивления парового канала. Цель изобретения - интенсификация теплопереноса. Эта цель достигается тем, что втулки выполнены Т-образного сечения и герметично соединены по наружному диаметру, а между втулками установлены кольца, образующие вместе с ними капиллярную структуру. Кольца могут быть выполнены; с ра-диальными капиллярными канавками расширяющимися в испарительной зоне от центра к перифери) и постоянной ширнны в конденсационной зоне. Кольца в испарительной зоне со стороны корпуса могут быть вылолйены с фасками, а втулки в конденсационной зоне - с углублениямн на участках, контактнрующнх с кольцами. На фиг. i изображена предлагаемая теп ловая труба, продольный разрез; на фиг. 2- . испарительная зона, поперечный разрез; на фиг. 3 - транспортная зона, поперечный раэрез; на фиг. 4 - конденсационная зона, поперечный разрез; на фиг. 5 - профиль капиллярной канавки. Тепловая труба 4Х)Держит герметичный корпус 1 с испарительн й1, транспортной и конденсационной зонами, выполненный в виде кольцевых втулок 2 Т-образного сече: ния, герметично соединенных по наружному диаметру. Между втулками 2..установлены кольца 3 (в испарительной зо1) а между втулками - «ольца 5 (в конденсационной .зоне) с образованием капиллярной структуры. Кольца 3 и 5 и втулки 2 и 4 имеют равномерно расположенные по окружности отверстия 6-9, образующие совместно с кольцевыми полостями 10 и 11 паровой канал, и центральные отверстия, образующие артерию 12 для траспортировкн жидкости. На торцах колец 3 и 5 с двух сторон выполнены Травлением радиальные капиллярные канавки 13 и 14 глубиной 0,03-0,05 мм, я на кольцах 3 в испарительной зоие со стороны корпуса - фаски. Капиллярные канавки 13 выполнены на плоских частйх торцов колец 3с расширением от центра к периферии в испарительной зоне, а капиллярные канавки 14 - на торцах колец 5 постоянными по щирине в конденсационной зоне. . Втулки 2 и 4 соединены между собой по торцам и с кольцами 3 и 5 по диаметру пайкой, а в конденсационной зоне втулки выполнены с углублениями на участках, контактирующих с кольцами. Транспортная зона 15 образгована тонкостенными цилиндрами 16 и 17, которые пайкой соединены с примыкающими к нкм втулками 2 и 4. Кольцевая полость между цилиндрами 16 и 17 .служит д.ая транспортировки пара. Тепловая труба работает следующим образом. 658 Тепловой поток с наружной поверхноси зоны подвода тепла передается за счет еплопроводности материала втулок 2. паного соединения и колец 3 в зону капилпярных канавок 13, где происходит испарение или кипение рабочей жидкости. При ом в зависимости от величины теплового потока происходит регулирование радиуса кривизны менисков за счет наличия фасок на кольцах 3 н переменного профиля канавок 13. Образовавщийся пар по паровому каналу, состоящему из кольцевых полостей 10 н отверстий 6 н 8, поступает в транспортную зону 15 н далее в паровые каналы зоны отвода тепла, состоящие нз кольцевых полостей 11 н отверстий 7 и 9. Тепло, выделяющееся при конденсации пара, за счет теплопроводностн материала колец 5 паяных сЬедииеннй и втулок 4 передается на наружную поверхность зоныотвода тепла. Конденсат, образующийся . в кольцевых полостях И, благодаря их конусообразностн, поступает в. капиллярные канавки 14, нз которых по артерия 12 транспортируется в зону подвода тепла за счет капиллярного напора, развиваемого в канавках 13 нрн испарении жидкости. Устройство испарительной и конденса йиониой зон при помощи с|таяных между собой втулок и колец позво.яяет осуществить подвод тепла к мениску испаряющейся жидшкти н отвод тепла, образующийся при конденсации пара, за счет теплопроводности коле и втулок. . Выполнение капиллярных канавок в зоне прдвода тепла с расщирением в сторону парового канала повыщает эффективность теплоотвода. н работоспособность тепловой трубы в режиме кипения,в результате чего возрастает величина передаваемого теплового потока при малых перепадах Test ператур по длине трубы. Благодаря выполнению радиальных капиллярных канавок глубиной 0,03-0,05 мм капиллярный напор в них возрастает до 300 мм вод. ст., что позволяет использовать тепловую трубу при работе капиллярной структуры против сил тяжести. Выполнение транспортной зоны в виде двух коаксиальных тонкостенных цилиндров позволяет снизить гидравлическое сопротивление парового канала н уменьщить массу тепловой трубы. Конструктивное рещение элементов тепловой трубы позволяет выполнять радиальные капиллярные канавки методом травления, что обеспечивает возможность массотвого производства и снижение затрат на изготовления тепловой трубы. Формула { обретения I. Тепловая труба с испарительной, транспортной и конденсационной зонами, содержащая герметичный корпус в виде кольцевых втулок и капиллярную структуру, размещенную на стенках Kopfiyca, отличающаяся тем, что, с целью интенсификации теплопереноса,втулки выполнены Т-образного сечения и герметично соединены по наружному диаметру, а между втулками установлены кольца, образующие вместе с ними капиллярную структуру. 2. Труба по п. 1, отличающаяся тем, что кольца выполнены с радиальными капиллярными канавками, расширяющимися в испарительной зоне от центра к периферн1 и постоянной шири1« в конденсационной зоне. Hfffooff mfnjio

н i И II/ i} I И I f

Я } Jff

tzn IS IS

$tl2-i 3. Труба по п. I, отличающаяся тем, что кольца в испарительной зоне со стороны корпуса выполнены с фасками, а втулки в конденсационный зоне т- с углублениями на участках, контактирующих с кольцами. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1..Елисеев В. Б.. Данилов Е. И. и др. Теоретическое и экспериментальное исследование предельных режимов тепловых труб. Вып. 1364, М.., ЦАГИ, 1971, с. 38. 2. Авторское свидетельство по заявке № 2370591/06, кл. F 28 D 5/00, 08.06.76, по которой принято положительное решение. Omfei aefiaa

Ф№}

ФutS