Тепловая труба Советский патент 1981 года по МПК F28D15/04 

(54)

ТЕПЛОВАЯ ТРУБА

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в устройствах для транспортировки тепла, например в теплопередающих устройствах, используемых при испытаниях искусственного сердца. Известны тепловые трубы, содержа щие капиллярную структуру только на стенках корпуса трубы {.IJ Недостаток этих труб - недостаточ ная теплопередающая способность. Известны также тепловые трубы с капиллярной системой, содержащей то KclllVlJiJi Jb - ч-. --f - . . кий слой капиллярной структуры.на ,jf .ч -п -1ЧТтГТЧ Н Я стенках корпуса трубы и артериаль ный канал, выполненный в виде трубки из металлической сетки. Гидравли ческий диаметр артериального канала намного больше гидравлического диаметра пор капиллярной структуры Благодаря большому диаметру арте ального канала обеспечивается высок теплопередающая способность тру- . бы Dl- Однако, известные конструкции тепловых труб с артериальным каналом э виде трубки из металлическ.ой сетки имеют ряд Недостатков: а)в поле тяжести при горизонтальном расположении трубы затруднено заполнение артерии жидким теплоносителем, это связано с тем, что высота подъема жидкости в капиллярах большого диаметра, особенно длятеплоносителей, используемых в низкотемпературных трубах ,невелика. Таким образом, из-за незаполнения артериального канала жидкостью известные трубы не обеспечивают в этом случае надежный теплоперенос; б)артерия со стенками из сетки имеет меньшую жесткость, по сравнению с артерией со стенками из непористого материала той же толщины; в)капиллярная система этой трубы относительно сложна в изготовлении; г)металлическая сетка дороже непористого материала. Известна также тепловая труба, содержащая цилиндрический корпус, с капиллярной структурой на его внутренней поверхности и установленную в корпусе в контакте с ним металлическую вставку L3J . Недостатком этой тепловой трубы является ее недостаточная эксплуатационная надежность из-за сложноети заполнения артериальнЪго.канала жидкостью.

Цель изобретения - повышение эксплуатационной надежности.

Поставленная цель достигается тем, что вставка выполнена в виде ленты с прямолинейными перпендикуляными друг другу в поперечном сечении концевыми участками, плавно сопряженными по дугам окружностей с центральным участком, причем один из концевых участков расположен по хорде, а другой - по диаметру окружности поперечного сечения .корпуса и оба свободными концами размещены в контакте с последним, имеющим также контакт с дугой окружности сопряжения центрального участка с концевым, расположенным по хорде, и вставка со стороны свободных концов выполнена с поперечными прорезями.

На фиг.1 показана тепловая, труба продольный разрез на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.З - вид Б на фиг.1.

Тепловая, труба содержит цилиндри ческий корпус 1 с капиллярной структурой 2 на его внутренней поверхности и установленную в корпусе 1 в контакте с ним металлическую 3, выполненную в виде ленты с прямолинейными перпендикулярными др другу в поперечном сечении концевыми участками 4 и 5, плавно сопряженными по дугам окружностей с централным участком 6. Один из концевых участков 4 расположен по хорде, а другой 5 - по диаметру окружности пперечного сечения корпуса 1 и оба свободныгли концами размещены в контакте с последним , имеющим также контакт с дугой окружности сопряжения,. центрального участка 6 с концевым 4, расположенньом по хорде, и вставка 3 со стороны свободных концов выполнена с поперечными прорезями 7 и 8.

Капиллярный слой может быть выполнен в виде резьбовых канавок на внутренней стенке корпуса 1, либо в виде слоя металлической сетки, приваренной к стен.ке корпуса 1. Прорези 7 обеспечивают выравнивание давлений в участках 9 и 10 парового канала тепловой трубы. Кроме того, благодаря этим прорез ям возможен изгиб-трубы в плоскости, перпендикулярной прямолинейному участку вставки, проходящему через диаметр поперечного сечения корпуса 1 тепловой трубы. Ширину и шаг прорезей для заданных радиуса изгиба и диаме ра трубы выбирают из условия предотвращения деформации вставки на. участках между прорезями.

Для того, чтобы жидкая фаза теплоноси еля собираля % главным образом в сегментовидном артериальном канале 11, образованном стенкой корпуса 1 трубы и расположенным по хорде участком 4 вставки, радиусы дуг, сопрягающих прямолинейные участки вставки, равны, 1,02-1,3 капиллярного радиуса сегментнойартерии, а центральный угол Ч этой дуги не более lQO (обычно 150-170). Величину коэффициента запаса, равного 1,02.-1,3 выбирают с учетом допусков на размеры корпуса трубы и вставки - чем жестче эти допуски, тем меньше коэффициент запаса.

Для тепловой трубы, работающей в условиях .ослабленных массовых сил, чтобы уменьшить количество жидкости собирающейся у конца расположенного по диагонали прямолинейного участка 5 поперечного сечения вставки, этот конец делают зубчатым с высотой зубцов 12, равной 1,02-1,3 капиллярного радиуса сегментовидной артерии. Ширину и шаг зубцов, а также их форму выбирают из условия сохранения .прочности вставки в условиях ее эксплуатации.

Чтобы обеспечить выход паровых пузырей .из артериа:льного канала 11, в расположенном по хорде участке 4 вставки, в месте максимальной ширины канала, выполняют сквозные отверстия 13, 14 и 15, соответствен-но, участки подвода и отвода тепла.

. Работа тепловой трубы осуществляется следующим образом.

За счет тепла, подведенного на участке 14, жидкость испаряется из капиллярного слоя 2 на стенки корпуса 1 ее пар перемещается к зоне отвода тепла 15, где конденсируется. Кон- денсат по каналам капиллярного слоя 2 в зоне отвода тепла 15 поступает в артериальный канал 11, затем по этому каналу движется в направлении зоны подвода тепла 14, а из артериального канала 11 вновь поступает в каналы капиллярного слоя 2 на стенках корпуса 1 трубы в зоне подвода тепла 14. Таким образом, контур циркуляции теплоносителя за-мыкается.

Относительно направления силы тяжести при работе в положении|близком к горизонтальному, тепловую трубу располагают так, что артериальный канал 11 находится внизу.

Данную тепловую трубу наиболее Целесообразно применять для диапазо.на умеренных и низких температур, где обычно потерями по пару можно пренебречь.

Изобретение позволяет создать . очень простую и технологичную конструкцию тепловой трубы, в которой не используется дорогостоящие капиллярно-пористые материалы.

Кроме того, при горизонтальном положении тепловой трубы в поле тяжест с артериальным каналом в нижней части заполнение артерии жидкостью обеспечивается при любых ее размерах (при любой высоте стрелки сегментовидного- артериального канала)) так как жидкость в артерии занимает т о же положение, что и лужа, налитой в горизонтальную гладкостенную трубу.Таким образом,обеспечивае ся надежность работы тепловой трубы Формула изобретения Тепловая труба, содержащая цилиндрический корпус с капиллярной структурой на его внутренней поверх нести и установленную в корпусе в контакте с ним металлическую вставку, отличающа яс я тем, что с целью .повышения эксплуатацион ной надежности, вставка выполнена в виде ленты с прямолинейными перпе дикулярными друг другу в поперечном

flt.

1 8 // сечении концевыми участками, плавно сопряженными по дугам окружностей с центральным участком, причем один из концевых участков расположен по хорде, а другой - по диаметру окружности поперечного сечения корпуса и оба свободными концами размещены в контакте с последним, имеющим также контакт с дугой окружности сопряжения центрального участка с концевым, расположенным по хорде, и вставка со стороны свободных концов выполнена с поперечными прорезями. Источники информации, принятые во в 1имание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 604611, кл. F 28 D 15/00, 1978. 2.Воронин Г.И. Конструирование машин и агрегатов систем кондиционирования, М., Машиностроение, 1978, с.130. 3.Авторское свидетельство СССР 544852, кл. F 28 D 15/00, 1975.