Тепловая труба Советский патент 1979 года по МПК F28D15/00 

3

достаткам следует отнести и тот факт, что при положениях тепловой трубы, когда компенсационные полости расположены вверху, в момент запуска теплоноситель контактирует кольцом с небольшим нижним участком капиллярно-пористого наполнигсля и подпитка жидкостью к верхней его части против сил тяжести затруднена. В этом случае жидкости, находящейся в капиллярно-пористом наполнителе, может оказаться недостаточно для нормального запуска тепловой трубы и в верхней части капиллярнопористого наполннтеля произойдет осушение капилляров и значительное повышение температуры.

Указанные недостатки будут устранены в том случае, когда капиллярно-пористый наполнитель нри любом ноложении тепловой трубы будет в контакте с теплоносителем и будет происходить гарантированная его подпитка в процессе работы.

Целью предлагаемого изобретения является повышение надежности при любой ориентации трубы в поле сил тяжести и нредотвраш,ение влияния неконденсируюИ1,ихся газов.

Указанная цель достигается тем, что паровые каналы выполнены глухими с торцов и соединены с паропроводом через кольцевую проточку, выполненную по нериферии наполнителя, а торцовые полости соединены осевым каналом, также выполненным в наполнителе, а также тем, что конденсатор выполнен в виде трубопровода, расположенного параллельно осевому каналу в наполнителе, имеющему форму сопряженных усеченных конусов, а конденсатопровод введен внутрь канала до зоны их сопряжения.

На фиг. 1 изображена тепловая труба, продольный разрез; на фиг. 2 - то же, поперечный разрез.

Тепловая труба содержит иснаршсль 1 и конденсатор 2, соединенные посредством паропровода 3 и конденсатопровода 4. Паропровод 3, конденсатор 2 и конденсатонровод 4 выполнены, например, в виде елт,ииого канала без каниллярно-нористого наполнителя. Внутри испарителя 1 расположен капиллярно-пористый наполнитель 5, имеюни-1Й глухие каналы 6 для прохода пара. Каналы 6 с помощью кольцевой проточки 7 соединены с паропроводо.м 3. Капалы G первоначально выполняют сквозными, а затем заглушают с помощью заглущек с торцов капиллярно-пористого наполнителя 5. Также внутри испарителя 1 выполнены полости, состоящие из двух одинаковых по (j)opMe и размеру резервуаров 8 и соедпняюп1,его их сквозного канала 9 в каниллярно-пористом наполнителе 5. Резервуары 8 расположены симметрично с торцов капиллярно-пористого наполнителя 5 и каждый имеет объем Vp. Диаметр резервуаров 8 больще диаметра капиллярно-пористого наполпителя 5. Диаметр резервуаров 8 больше диаметра капиллярно-пористого паполпителя 5. Это условие обеспечивает наличие объема FI, который составляет часть объема резервуара 8 и расположен выще капиллярно-пористого наполнителя 5 при размещенпи последнего в горизонтальном положении. Тепловая труба так заполнена теплоносителем 10 (Vp- Vo6 - 2Vi) и имеет такое соотнощение объемов отдельных элементов

Ур 21/. (Уп,+ У„ + /„„ + VK + г), где l/p - объем резервуара;

У - часть объема резервуара, расположенная выше капиллярно-пористого нанолнителя, при размещении последнего в горизонтальном ноложении относительно своей продольной оси; УПК - объем паровых каналов капиллярно-пористого наполнителя; пр-объем кольцевой проточки; Vnn - объем паропровода; УК - объем конденсатора; УГ - объем, занимаемый неконденсирующимся газом внутри тепловой трубы; VpH« - объем жидкого теплоноснтеля

внутри тепловой трубы; - общий объем пустот внутри тепловой трубы, включая объем открытых пор капиллярио-порпстого нанолнителя,

что прп любой ориентации в пространстве капиллярно-нористый нанолннтель полпостью находится в теплоносителе, а часть объема нолостей (2У или часть VP) расположена выще верхией точки капиллярно-пористого нанолпитсля. В своей части полости сканлпвастся неконденсируюHuiHCH газ и туда же происходит вытеснение жидкости нри работе тенловой трубы. Конденсатор 2 снабжен ребрами И. С целью ограничения возможности вскииания рабочей жидкости на внутренней новерхности осевого канала 9, конденсатопровод 4 может быть заведен внутрь этого канала, куда будет производиться нодача охлажденного конденсата. Выполнение осевого канала 9 в форме двух симметрично расположенных, одинаковых усеченных конусов препятствует скоплению неконденсирующегося газа внутри этого канала при горизонтальном расположении капиллярно-нористого нанолнителя 5 и способствует выходу образуюпдегося внутри канала 9 неконденсирующегося газа в объемы У.

Работа тепловой трубы осуп1;ествляется следующим образом.

В первоначальный момент времени теплоноситель 10 заполняет весь объем тепловой трубы, -кроме двух объемов или при другой ориептации свободной остается часть резервуара 8 и конденсатопровод 4.

При подводе тепла к испарителю 1 теплоноситель, находящийся-в прилегающих к поверхности подвода тепла капиллярах капиллярно-пористого наполнителя 5, начинает испаряться и образующийся пар поступает в каналы 6, где начинает повышаться давление. В то же время подвода тепла к полостям не происходит. Температура и давление паров жидкости в свободных объемах полостей остаются на прежнем уровне. Возникает разность температур, а следовательно и разность давления между этими объемами и каналами 6 капиллярнопористого наполнителя 5. Когда разность давлений превысит сопротивление сил трения и веса столба жидкости теилоносителя происходит вытеснение жидкости из объема кольцевой проточки 7, паропровода 3 и конденсатора 2 в полости. При этом заполняются объемы У или свободный объем резервуара 8 и конденсатопровод 4 при другой ориентации тепловой трубы. Неконденсирующийся газ скапливается в этих объемах и сам занимает объем Vr- Пар по паропроводу 3 поступает в конденсатор 2, который охлаждается с помощью внешнего теплоотвода через ребра 11. Здесь происходит конденсация пара. Образующийся при конденсации пара жидкий теплоноситель перекрывает поперечное сечение канала конденсатора 2. На образующиеся пробки из жидкого теплоносителя давит пар, осуИ1,ествляя движение теплоносителя по кондеисатопроводу 4 в полость. Таким образом, при работе тепловой трубы освобождаются от рабочей жидкости каналы 6 для прохода пара, кольцевая проточка 7, паропровод 3 и конденсатор 2. Жидкость этих объемов вытесняется в свободные объемы полостей, в которых собирается и неконденсирующийся газ. Блокирования поверхности капиллярно-пористого наполнителя 5 неконденсирующимся газом не происходит, так как при любой ориентации тепловой трубы газ занимает объем УГ выше капиллярно-пористого наполнителя 5. При любой ориентации как при неработающей тепловой трубе, так и в процессе ее работы, капиллярнопористый наполнитель 5 всегда полностью находится в жидком теплоносителе.

Тот факт, что капиллярно-пористый наполнитель 5 всегда полностью находится в жидком теплоносителе, обеспечивает снижение общего гидравлического сопротивления тепловой , так как в капиллярнопористом наполнителе 5, где гидравлическое сопротивление наибольшее, жидкому теплоносителю необходимо пройти только сравнительно небольшой участок от поверхности осевого канала 9 до поверхности подвода тепла. Этот же факт обеспечивает получение равномерного температурного поля

на поверхности подвода тепла к испарителю 1.

Изобретение обеспечивает повышение надежности работы трубы при любой ее ориентации в поле сил тяжести; возможность

передачи значительных тепловых потоков; устрапение вредного влияния неконденсирующихся газов; получение равномерного температурного поля на поверхности испарителя; устойчивый запуск тепловой трубы

при любой ее ориентации.

Формула изобретения

1.Тепловая труба, содерл ащая соединенные при помощи паропровода и конденсатопровода испаритель и конденсатор, внутри первого из которых размещен капиллярно-пористый наполнитель с паровыми каналами, сообщающимися с паропроводом, и расположенные по торцам испарителя полости, сообщающиеся с конденсатопроводом, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности при любой ориентации трубы в поле сил тяжести и предотвращения влияния неконденсирующихся газов, паровые каналы выполнены глух1 ми с торцов и соединены с паропроводом через кольцевую проточку, выполненную по нериферии наполнителя, а торцовые полости соединены осевым каналом,

также выполненным в наполнителе.

2.Тепловая труба по п. 1, отличающаяся тем, что конденсатор выполнен в виде трубопровода, расположенного параллельно осевому каналу в наполнителе, имеющему форму сопряженных усеченных конусов, а конденсатопровод введен внутрь канала до зоны их сопряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 363844, кл. F 25В 19/04, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР № 48Ъ296, кл. F 28D 15/00, 1974.

.7Г

, . .. .

XT-