Тепловая труба Советский патент 1981 года по МПК F28D15/02 

(54) ТЕПЛОВАЯ ТРУБА

1

Изобретение относится к теплотехнике,, в частности к тепловым трубам.

Известна тепловая труба, содержащая испаритель, конденсатор с электроизолироаанной частью корпуса между ними, трубопровод для возврата конденсата/ отверстия для распыления рабочего тела, отверстия для прохождения конденсата во внутреннюю полость трубопровода и зажимы для подключения тепловой трубы к источнику высокого напряжения 1 .

Недостатками известной тепловой трубы являются низкая экономичность, связанная с эффектом перезарядки .капель теплоносителя на охлаждаемой -поверхности, в результате которого капли приобретают заряд противоположного знака относительно центрального трубопровода и либо переносятся полем обратно на трубопровод, существенно увеличивая потребляекый тепловой трубой ток, либо нейтрализуются при соударениях с каплями, летящими от трубопровода и вымываются потоком пара в зону конденсации; возможный перегрев стенки корпуса в зоне испарения при постоянном подводимом тепловом потоке, вызванный неравномерным орошением вследствие преимущественного

выноса капель теплоносителя потоком пара в сторону зоны конденсации;чрезмерно высокий подводимый потенциа.п вследствие ограничения расхода теплоносителя объемным зарядом капель в пространстве между осевым трубопроводом и поверхностью зоны испарения и низкой тянущей способностью поля изза малой кривизны осевого трубопрово10да в районе отверстий.

Целью изобретения является снижение потребляемой электрической мощности и интенсификация теплообмена за счет увеличения расхода теплоноси15теля и более равномерного распределения его по поверхности зоны испарения, повышение электрабезопасности тепловой трубы за счет снижения рабочего, напряжения и использования более сла20боточного источника питания.

Это достигается тем, что между осевой вставкой звездообразного сечения в зоне испарения .с отверстиями на концах лучей и корпусом с капиллярной

25 структурой на участках испарения и конденсации в зоне испарения размещен соединенный с корпусом и изолированный от артерии злецтрод, выполненный в виде сетки, причем каждая ячей30ка сетки расположена напротив соответствующего отверстия осевой артерии и центры ячеек смещены относитель но отверстий в сторону зоны конденсации на величину, увеличивающуюся в Направлении к зоне конденсации от нуля до четверти размера ячейки. На фиг. 1 изображен общий вид тепловой трубы; на фиг. 2 - поперечное сечение тепловой трубы в зоне испарения. Тепловая труба содержит герметич.ный корпус 1 с капиллярной структурой 2 в зонах испарения 3 и конденсации 4 разделенных изолированной частью корпуса 5, осевую вставку 6, заполненную теплоносителем 7, с отверстиями 8 для прохода теплоносителя из зоны 4 конденсации внутрь вставки 6 и отверстия ми 9 для распыления теплоносителя в зоне 3 испарения, выполненными на кон цах лучей 10 Между корпусом 1 и вставкой б помещен электрод 11, выполненный в виде сетки, соединенный с корпусом 1 и изолированный от встав ки 6, причем каждая ячейка сетки элек трода 11 расположена напротив соответ ствующего отверстия 9 осевой вставки 6 и центры ячеек смещены относительно отверстий 9 в сторону зоны 4 конденсации на величину, увеличивающуюся в направлении к зоне 4 конденсации от нуля до-четверти размера ячейки. К зажимам электродов 12 и 13 подводят высокое постоянное напряжение. Капли теплоносителя попадают на поверхность зоны 3испарения по траекториям А,Б. Тепловая труба работает следующим образом. При подводе тепла к зоне 3 исйарения теплоноситель испаряется из капиллярной структуры 2, проходит по кольцевому пространству, образованн.ому корпусом 1 и осевой вставкой 6 в зону 4 конденсации и конденсируется на капиллярной структуре 2, откуда через отверстия 8 попадает, во внут реннюю полость осевой вставки 6.При подаче на электрод 13 высбкого постоянного напряжения относительно заземленного электрода 12 теплоноситель 7 вытягивается электростатическим полем из внутренней полости осевой вставки 6 через отверстия 9 на концах лучей 10 в пространство между электродом 11 и вставкой б в виде заряженных капель которые разгоняются разностью потенциалов между электродом 11 и осевой в.ставкой б и поступают в кольцевую полость, образованную злект родом 11 и корпусом 1, где движутся в основном по инерции, так как напряженность поля в этой области определяется толь ко пространственным (объемным) зарядом капель и много меньше напряженности поля в пространстве между электродом 11 и вставкой б. Достигая поверхности зоны 3 испарения, капли теп лоносителя отдают ей свойзаряд и сма чивают капиллярную структуру 2. Наличие на поверхности зоны 3 испарения капиллярной структуры 2 необходимо для предотвращения осушения поверхности испарения, что может привести к ее перегреву, несмачиваемости и прожогу. Капиллярная структура 2 равномерно распределяет поступающий в виде капель теплоноситель по всей поверхности зоны 3 испарения. Вероятность перезарядки капель теплоносителя мала вследствие низкого значения напряженности поля на поверхность зоны 3 испарения. В зоне 3 испарения скорость пара в осевом направлении увеличивается от нуля до максимального значения в направлении к зоне 4 конденсации. Для предотвращения уноса капель теплоносителя в направлении к зоне 4 конденсации и вызванной этим неравномерностью орошения капиллярной структуры 2 зоны 3 испарения центры ячеек сетки электрода 11 смещены относительно отверстий 9 в сторону зоны 4 конденсации от нуля до четверти размера ячейки, что искажает электрическое поле в зазоре между электродом 11 и вставкой б и искривляет траектории А,Б движения заряженных, капель тем сильнее, чем ближе отверстие 9 к зоне 4 конденсации, вызывая движение капель навстречу потоку пара и тем самым выравнивая степень орошения между различными участками зоны 3 испарения и предотвращая вынос теплоносителя в жидкой фазе в зону 4 конденсации. Звездообразная форма сечения осевой вставки б в зоне 3 испарения позволяет снизить рабочее напряжение устройства, так как отверстия 9 размещены на лучах 10, имеющих значительно большую кривизну поверхности в окрестности отверстий по сравнению с осевой артерией круглого сечения, и вследствие того, что для цилиндрической геометрии напряженность поля у поверхности обратно пропорциональна радиусу кривизны, а электрическоедавление, действующее на поверхность конденсата, пропорционально квадрату напряженности поля, уменьшение радиуса кривизны в два раза эквивалентно увеличению рабочего напряжения в четыре раза. Использование описываемой конструкции позволяет повысить экономичность тепловой трубы за счет снижения рабочего напряжения и потребляемого тока/ интенсифицировать теплообмен за счет увеличение расхода теплоносителя и более равномерного распределения его по поверхности зона испарения, повысить электробезопасность трубы за счет снижения рабочего напряжения и использования более слаботочного источника питания и повысить надежность вследствие меньшей вероятности электрического пробоя при работе на более низких напряжениях источника питания.

Формула изобретения

Тепловая труба по авт.св. №536389, отличающаяся тем, что, с целью снижения энергозатрат и интенс икации теплообмена, в зоне испарения корпуса между ним и вставкой дополнительно размещен электрод в виде сетки, электрически соединенной с

t I t t П t t /

корпусом, а вставка в этой зоне имеет звездообразное сечение и ее перфорации расположены на концах лучей звезды, причем ячейки сетки смещены относительно перфораций вставки в направлении зоны конденсации на величину, увеличивающуюся от нуля До четверти размера ячейки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Авторское свидетельство СССР 536389, . кл. F 28 D 15/00, 1977.

jel

I I |Г(Т