Тепловая труба Советский патент 1981 года по МПК F28D15/04 

1

Изобретение относится к теплотехнике, а именно к теплообменным устройствам, применяемым в энергетике, холодильной и космической технике, а также для охлаждения и термостабилиэации электро-и радиоэлементов . По основному авт. св. № 682749, известна тепловая труба, содержащая соединенные при помощи паропровода и конденсатопровода конденсатор и -испаритель, внутри которого размещен капиллярно-пористый нaпoл итeль с паровыми каналами, сообща.ющимися с паропроводом, и расположенные по торцам испарителя полости, сообщающиеся с конденсатопроводом, прцчём паровые каналы выполнены глухими с торцов и соединены с паропровод4м. через кольцевую проточку, выполйенную по периферии наполнителя, а торцовые полости соединены осевЕлм каналом, выполненным в наполнителе. Кроме того, конденсатор выполнен в виде трубопровода, расположенного параллельно осевому каналу в наполнителе, имеющему форму сопряженных конусов, а конденсатопровод введен внутрь канала до зоны их сопряжения 1 .

Недостаток данной тепловой трубы наличие в капиллярно-пористом наполнителе кольцевой проточки, а также большого количества паровых каналов в виде заглущендых с торцов отверстий, что резко снижает его прочность вследствие концентрации местных напряжений, вызывающих появление тре-. щин и даже разрушение при воздействии, например вибрации. Это приводит к резкому падению основного параметра характеристики капиллярно-пористого наполнителя, высоты капиллярного поднятия,способности удержания жидкого теплоносителя, .засорению каналов частицаминасадки, снижению теплопередающих свойств трубы, перегреву, выходу из строя дорогостоящей аппаратуры и, как следсвтие, к авариям.

Вследствие того, что капиллярнопориста насадка является малотеплопроводным материалом, промежуток между охлаждаемой поверхностью испарителя .и паровыми каналами служит своеобразной теплоизоляцией, препятствующей передаче тепла жидкому теплоносителю, снижая теплопередающие свойства этого устройства.

Кроме того, при изготовлении этой 30 трубы основные операции (вакуумирование внутреннего объема, заполнение его рабочей жидкостью, стравливание неконденсирующихся газов, герметид.а цию внутреннего объема) возможно выполнить лишь в специальной вакуумной камере, что дополнительно повышает трудоемкость изготовления,и стоимость этого устройства.

Цель изобретения - снижение трудоемкости изготовления и повышение надежности тепловой трубы.

Указанная цель достигается тем, что в известной тепловой трубе одна из торцовых полостей снабжена штуцером, выведенным за ее пределы и имеющим вакуумплотный торец, а паровые каналы выполнены в периферийном слое наполнителя в виде пазов переменного сечения, уменьшающегося в направлении к торцовым полостям.

На фиг. 1 изображена тепловая труба, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Тепловая труба содержмт испаритель 1 и конденсатор 2, соединенные посредством паропровода 3 и конденсатопровода 4. Паропровод 3, конденсатор 2 и конденсатопровод 4 выполнены в виде единого канала. Внутри испарителя 1 расположен капиллярно-пористый наполнитель 5, имею- щий каналы б для выхода пара в паросборник 7, выполненный в виде кольцевого коллектора, размещенного в испарителе 1 концентрично относительно наполнителя 5 и сообщающегося с паропроводом 3. Во.зле торцов испарителя 1 выполнены полости 8, соединенные сквозным осевым каналом 9, выполненным в наполнителе 5, который пропитан жидким теплоносителем 10 до полного насыщения,причем внутренний объем трубы 12,включая конденсатор 2, паропровод 3 и конденсатопровод 4, заполнены теплоносителем 10 частично.

К одной из полостей 8 испарителя 1 подсоединен штуцер 12, имеющий вакуумплотный торец 13 за пределами испарителя 1.

Паровые каналыб выполнены в виде пазов, сечение которых увеличивается от их глухого торца до выхода в паросборник 7, а поверхность капиллярно-пористого наполнителя 5 имеет участки 14 между паровьши каналами 6, а также участки 15 между глухими торЦйми паровых каналов 6 и торцами 16 наполнителя 5, контактирующие без азоров с охлаждаемой поверхностью 17 испарителя 1.

К наружной поверхности испарителя

Iподводится тепло (+0), а от ребер

IIконденсатора 2 отводится тепловой поток (-0).

Тепловая труба работает спедующим образом.

При подводе тепла к испарителю 1 теплоноситель 10, находящийся в

прилегающих к поверхности подвода тепла капиллярах наполнителя 5, начинает испаряться, а образующийся пар поступает в каналы б, вызывая повышение давления в этой зоне. (Вследствие отсутствия подвода тепла к полостям 8, температура и давление жидкости в этих зонах остаются на прежнем уровне. Возникает разность температур, а следовательно, разность давлений между этими зонами, вызывающая вытеснение жидкости из паросборника 7, паропровода 3 и конденсатора 2 в торцовые полости 8. Поступающий из паросборника 7 по паропроводу 3 пар поступает в конденсатор 2, который охлаждается . внешним теплоотводом через ребра li, вызывая конденсацию пара. Образующийся при конденсации пара жидкий теплоноситель перекрывает канал конденсатора 2, а на образовавшуюся пробку давит пар, поступающий из паросборника, осуществляя движение жидкого теплоносителя по конденсатопроводу 4 во внутренний объем испарителя 1, распределяясь вокруг наполнителя 5 -через осевой канал 9 и торцовые полости 8, обеспечивая тем самым постоянное смачивание наполнителя жидким теплоносителем 10. Вследствие того, что поверхность наполнителя 5 имеет участки 14 и 15, контактирующие без зазоров с поверхностью 17 испарителя 1,под действием капиллярных сил наполнителя -5 происходит постоянный подвод жидкого теплоносителя к этой поверхности 17, поддерживая постоянное интенсивное парообразование и теплоотвод от поверхности 17.

Вследствие того, что паровые каналы б выполнены в виде пазов, происходит отвод пара из наиболее активной зоны парообразования, а в ре- зультате того, что сечение паровых каналов б увеличивается от глухого торца в сторону паросборника 7, снижаются газодинамические потери при прохождении пара и обеспечиваетс повышение прочности капиллярно-пористого наполнителя 5 путем выполнения его с наиболеерациональным профилем поперечного сечения. Кроме того, о.беспечивается возможность изготовления паровых каналов методом фрезерования или протягивания каждого по отдельности или одновременно всех пазов, а также возможность простого и надежного контроля до сборки тепловой трубы.,

Наличие штуцера 12, сообщающегося с внутренним объемом испарителя и имекнЦегося вакуумплотный торец 13 за пределами испарителя, обеспечивает возможность выполнения вакуумирования внутреннего объема, заполнение его рабочей жидкостью, удаление неконденсирующихся газов и гермети