Центробежная аксиальная тепловая труба Советский патент 1979 года по МПК F28D15/00 

Изобретение относится к теплообм ным установкам и может быть использ вано в аппаратах с тепловыми трубами вращающимися вокруг центральной оси например в теплообменниках, в которых требуется поддержание постоянной температуры из теплообменивающихся сред (в зоне конденсации) за счет обеспеченияпостоянства температуры паров рабочего тела. Известна центробежная аксиальная тепловая труба с периферийной зоной испарения и центральной зоной конденсации, содержащая корпус, час тично заполненный жидким теплоносителем 1 . Недостатками данной тепловой тру бы являются невозможность поддержания постоянной теглпературы в зоне испарения и температуры паров рабочего тела при изменении тепловой нагрузки, что имеет существенное значение при подогреве термочувстви тельных жидкостей, термостабилизаци различных приборов и аппаратов. Цель изобретения заключается в обеспечении саморегулирования тем. пературы в зоне испарения. Указанная цель достигается тем, .НТО корпус разделен на рабочую и Вспомогательную полости поперечной перегородкой с отверстиями, на которой укреплен экран, размещенный в рабочей полости и образующий осевой зазор с торцовой стелкой корпуса, а в отверстия перегородки, размещенные снаружи экрана, помещен капиллярно-пористый материал, что вспомогательная полость может быть выполнена в виде усеченного конуса, обращенного большим основанием к перегородке; что экран может быть выполнен в виде полого усеченного конуса, мейьшее основание которого обращено к перегородке,и что экран может быть выполнен из капиллярнопористого материала. На фиг.1 изображена описываемая тепловая труба; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1. Центробежная тепловая труба с периферийной зоной 1 испарения и центральной зоной 2 конденсации содержит корпус 3, частично заполненный теплоносителем. В зоне 1 испарения корпус 3 разделен на рабочую и-вспомогательную полости 4 и 5 поперечной перегородкой 6 с отверстиями 7, на которой закреплен экран 8, размещенный в рабочей

полости 4 и образующий осевой зазор с торцовой стенкой корпуса 3, а в отверстия перегородки 6, размещенные снаружи экрана 8 помещен капил- , лярно-пористый материал 9. Вспомогательная полость 5 выполнена в виде усеченнЪго конуса, меньшее основание которого обращено к перегородке 6, и кроме того, экран выполнен из капиллярно-пористого материала. Полость 5 заполнена инертным газом.

По оси корпуса 3 размещена трубка 10 и по ней циркулирует хладагент. Тепловая труба работает следующим образом.

При подводе тепла к зоне 1,испарения теплоноситель испаряется и пары движутся вдоль экрана 8, выполнен- ногр из капиллярно-пористого материала в зону 2 конденсации. За счет передачи тепла от хладагента, циркулирующего через трубку 10, происходит конденсация паров теплоносителя. Капли конденсата центробежными силами отбрасываются на экран 8, проходят через него и снова возвращаются в.зону 1 испарения.

Для достижения поставленной цели необходимо поддерживать постоянство граничных условий на стенке трубки 10, по которой циркулирует жидкий хладагент (температуру и расход хлсщагента на входе в трубке 10).

При заданном и постоянном тепловом потоке в зоне испарения в корпусе 3 устанавливается давление паров теплоносителя, равное давлению инертного газа, В полости 5 граница раздела инертный газ - пары теплоносителя занимает постоянное положение в рабочей полости 4 корпуса 3 меду пористым экраном 8 и поверхностью трубки 10 в зоне 2 конденсации. При изменении теплового потока (например уменьшении) в зоне 1 испарения давление паров теплоносителя в рабочей полости 4 уменьшится и часть инертного газа П1вретекает из полости 5 через отверстия 7 в зону 2 Конден:;ации. Граница раздела инертный газ - пары теплоносителя сдвигается вправо, а часть поверхности зоны 2 конденсации будет покрыта инертным газом. Коэффициент теплоотдачи конденсации в этом месте резко уменьшится и, как следствие этого уменьшится количество тепла, передаваемого теплоносителю в зоне кондесации. Давление паров теплоносителя возрастет и соответственно увеличится температура насыщения паров теплносителя и температура стенки в зоне 1 испарения.

В случае увеличения теплового потока в зоне 1 испарения дaвлeJ иe паров теплоносителя возрастет,; граница раздела пар-газ переместится влево за счет перетока части инертного газа в полость 5 через отверстия 7. Поверхность теплообмена в зоне 2 конденсации возрастет, что приводит к увеличению теплового 5 потока от пара к хладагенту в зоне 2 конденсации и соответственно снижению давления насы1ценного пара .и температуры стенки в зоне 1 испа peния.

0 : Выполнение полости 5 в виде усеченного конуса, обращенного большим основанием к отверстиям, позволит отводить жидкий теплолоситель, попадающий при работе трубы в полость 5 5 через отверстия 7 с капиллярнопористым материалом. Капиллярнопористый материал 9 смочен теплоносителем, будет Обладать значительным гидравлическим сопротивлением для инертного газа и надежно предотвратит при работе тепловой трубы переток газа через отверстия 7,

Необходимо отметить, что надеж ность-работы тепловой трубы обеспечивается за счет того, что пористый экран 8, смоченный жидкостью,

является непроницаемым для инертного 1газа.

Применение данной тепловой трубы позволит надежно поддерживать температуру стенки в зоне испарения на заданном уровне. Формула изобретения

1, Центробежная аксиальная тепловая труба с периферийной зоной испарения и центральной зоной конденса.ции,содержащая корпус,частично заполненный жидким теплоносителем, о т - личающаяся тем, что, с целью обеспечения саморегулирования 0 температуры в зоне испарения, корпус разделен на рабочую и вспомогательную полости поперечной перегородкой с отверстиями, на которой укреплен экран, размещенный в рабочей полости и образующий осевой зазор с торцовой стенкой корпуса, а в отверстия перегородки, размещенные снаружи экрана, помещен капиллярно-пористый материал. 1.Труба ПОП.1, отличающаяся тем, что вспомогательная полость выполнена виде усеченного конуса, обращенного большим основанием к перегородке.

3,Труба ПОП.1, отличаю5 щ а я с я тем, что экран выполнен

в виде полого усеченного конуса, меньшее основание которого обращено к перегородке.

4.Труба по П.1, отличаю0 щ а я с я тем, что экран выполнен

из капиллярно-пористого материала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР 5 №461295, кл. F 28 D 15/00, 1971.