Тепловая труба Советский патент 1980 года по МПК F28D15/02 

1

Изобретение относится к теплотехнике, в частности к устройствам для передачи тепла в гелиоустановках, и может быть использовано во многих областях народного хозяйства, когда необходимо передавать тепло в направлении действия сил гравитации.

Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является теплевая труба/ содержащая испаритель и расположенный под ним конденсатор/ соединенные транспортным участком, на котором установлен сборник конденсата, размещенный над испарителем и связанный с последним с помощью сифона, 15 и резервуар, расположейный над сборником конденсата и соединенный с нижней частью конденсатора Ij.

В известных тепловых трубах частично конденсируется пар в резервуаре, 20 расположенном над сборником конденсата, что ведет к снижению ее.эффективности . Это происходит следующим образом. Для сохранения расчетного теплового режима системы, в периоды термо- 25 динамического сжатия и расширения насыщенного пара теплоносителя в верхней части резервуара в зависимости от типа примененного теплоносителя объем .резервуара выполняется большим, чем 30

объем теплоносителя, заправляемого в тепловую трубу, что создает условия для поступления пара высокого давления в резервуар. За период возврата теплоносителя из конденсатора в испаритель из-за резкого уменьшения коэффициента теплоотдачи от .нагретой стенки во внутренний объем происходит перегрев стенки испарителя до температуры выше рабочей.

При поступлении теплоносителя из сборника конденсата в перегретый испаритель происходит нагрев части теплоносителя, попавшей первой в испаритель, до температуры выше рабочей и образование паровой фазы повышенного давления. Этот пар с большой скоростью, минуя конденсатор, преодолевает противодавление столба жидкости в трубопроводе, соединяющем резервуар с нижней частью конденсатора, поступает в резервуар, объем которого больше объема вытесненного теплоносителя, гяе и конденсируется. Таким образом, имеют место бесполезные потери тепла в окружающую среду за счет конденсации пара в резервуаре, расположенном над сборником конденсата. Другим недостатком известных труб является .также то, что к моменту выпаривания

в испарителе всего теплоносителя конденсат полностью заполняет объем конденсатора, тем самым исключая его использование для конденсации перегретых паров, что вызывает необходимость использования дополнительных поверхностей конденсации.

Цель изобретения - повышение технологичности и надежности работы трубы.

Цель -достигается тем, что под резервуаром размещена демпфирунэдая емкость, сообщающаяся как с резервуаром, так и.с конденсатором, и тем, что емкость сообщена с резервуаром посредством калиброванного отверстия

На фиг. 1 схематично изображена предлагаемая тепловая труба, в нерабочем положении (перед пуском); на фиг. 2 - то же, в рабочем положении.

Тепловая труба содержит испаритель 1 и расположенный под ним конденсатор 2, соединенные транспортным участком 3, на котором установлен сборник 4 конденсата, размещенный Нс1Д испарителем 1.

Сборник 4 конденсата связан с испарителем 1 посредством сифона 5.Нижняя часть конденсатора 2 соединена с демпфирующей, емкостью б, которая . соединена калиброванным отверстием 7 с резервуаром 8, расположенным над сборником 4 конденсата.

Тепловая труба работает следующим образом.

Перед пуском трубы конденсат занимает такое положение, что испаритель 1 оказывается заполненным конденсатом. При подводе тепла к испарителю 1 конденсат .начинает испаряться, давление пара в нем повышается и начинает превышать давление пара в демпфирующей емкости 6 и резервуаре 8, вследствие этого конденсат вытесняется паром из транспортного участка 3 и конденсатора 2 в демпфирующую емкость 6 и через калиброванное отверстие 7 в резервуар 8.

Пар конденсируется на поверхности конденсатора 2, отдавая тепло. Процесс передачи тепла продолжается до тех пор, пока s испарителе 1 не испарится весь имеющийся там конденсат.

Сконденсировавшийся пар снизит свое давление и под действием силы тяжести конденсат начинает поступать через калиброванное отверстие 7 из резервуара 8 в демпфирующую емкость 6 и конденсатор 2. Причем благодаря калибрование му отверстию 7 происходит замедленное заполнение конденсатора 2 и -конденсация перегретых паров в открытой части конденсатора 2. После снижения давления разогретых паров и поступления всего имеющегося конденсата из резервуара 8 через калиброванное отверстие в демпфирующую емкость 6 происходит заполнение конденсатом под действием силы тяжести конденсатора 2, транспортного участка 3 и сборника 4 конденсата.

Затем происходит срабатывание сифона 5 и заполнение испарителя 1 конденсатом. Попадание конденсата в ис, паритель 1 на нагретую выше рабочей температуры поверхность вызовет образование пара повышенного давления, который преодолеет противодавление столба жидкости втрубопроводе, coeJJ диняющем демпфирукядую емкость 6 с нижней частью конденсатора 2, и заполнит теплоносителем демпфирующую емкость 6. При этом объем демпфирующей емкости б выбран таким образом, что при полном ее заполнении открыта

5 часть поверхности конденсатора 2, а диаметр калиброванного отверстия 7 сделан таким, только к моменту снижения давления пара до рабочего давления полностью откроется поверхность конденсатора 2, при этом часть конденсата через калиброванное отверстие 7 будет вытеснена в резервуар 8. После заполнения испарителя 1 конденсатом из сборника 4 конденсата чеJ рез сифон 5 температура на испарителе 1 снизится до рабочей и дальнейшая работа тепловой трубы происходит при рабочей температуре на испарителе 1. После выпаривания в испарителе 1 всего попавшего туда конденсата процесс

0 повторится.

Присоединение к нижней части конденсатора 2 демпфирующей емкости 6 позволяет ограничить объем занимаемый

5 паром повышенного давления зоной конденсатора 2/ а соединение демпфирующей емкости б с резервуаром 8 калиброванным отверстием 7 позволяет снизить скорость поступления конденсата в резервуар 8 и, тем самым, сконденсировать весь пар высокого давления на охлаждаемой поверхности конденсатора 2 и снизить его давление до рабочего давления.

Предлагаемая тепловая труба по

45 сравнению с известной в одинаковых условиях (рабочая температура ,температура перегрева испарителя 140С, длительность цикла передачи тепла 25 мин, длительность цикла возврата

50 5 мин, тепловой поток на испарителе 300 Вт) имеет КПД за полный цикл (30 мин) 10,0%, что позволяет увеличить эффективность передачи тепла в направлении действия сил грасг витаиии.

Формула изобретения

1.Тепловая труба, содержащая испаритель, и расположенный под ним конденсатор, соединенные транспортным участком, на котором установлен сбор6Q ник конденсата, размещенный над испарителем и связанный с последним с помощью сифона, и резервуар, расположенный над сборником конденсата и соединенный с нижней частью конденса65 тора, отличающаяся тем.

что, с целью повышения технологичности и надежности, под резервуаром размещена демпфирующая емкость/ сообщающаяся как с резервуаром, так и с конденсатором.

2. Труба по п. 1, отличаю щ а я с я тем, что демпфирующая емкость сообщена с резервуаром посредством калиброванного отверстия.

Источники информации, принятые во внимание ери экспертизе

1. Авторское свидетельстро СССР по заявке 2543619, кл. F 23О 15/00, 5 1.977.

(f/-

П-,

m

ui.l