Способ изготовления элементов тепловых труб

 

Изобретение относится к теплопередающей технике, в частности к технологии изготовления тепловых труб. Целью является снижение теплового сопротивления трубы. Способ включает подачу дисперсного материала капиллярно-пористой структуры в кольцевой зазор между внутренней поверхностью трубы и пуансоном-электродом, выполненным в виде дорна, уплотнение материала структуры путем перемещения пуансона-электрода вдоль изделия и его одновременное припекание к внутренней поверхности трубы под действием электрического тока. При этом температуру трубы и пуансона-электрода поддерживают в интервале 400...600°С. Температура пуансона-электрода связана с температурой трубы зависимостью T<SB POS="POST">пэ</SB>=K<SB POS="POST">1</SB>K<SB POS="POST">2</SB>[(1+ΑT<SB POS="POST">т</SB>)D<SB POS="POST">1</SB>D<SB POS="POST">2</SB>-1]Α, где T<SB POS="POST">пэ</SB> - температура пуансона-электрода

α - температурный коэффициент сопротивления материала капиллярно-пористой структуры

T<SB POS="POST">т</SB> - температура трубы

D<SB POS="POST">1</SB> - диаметр калибрующего участка пунсона-электрода

D<SB POS="POST">2</SB> - внутренний диаметр корпуса трубы

K<SB POS="POST">1</SB> - коэффициент теплового сопротивления на границе раздела структуры и корпуса трубы

K<SB POS="POST">2</SB> - коэффициент теплового сопротивления на границе раздела структуры и пуансона-электрода. Пропускание электрического тока осуществляют в импульсном режиме с плотностью тока в импульсе 150-300 кА,см<SP POS="POST">2</SP>, длительностью тока в импульсе 30-50 мкс и частотой следования импульсов ν=K<SB POS="POST">3</SB>(V/L), где V - скорость перемещения пуансонаэлектрода в корпусе трубы

L - ширина токопроводящей части пуансона электрода

K<SB POS="POST">3</SB> - коэффициент перекрытия (K<SB POS="POST">3</SB>=1-1,1). благодаря осуществлению способа достигается повышение качества изделий и расширение технологических возсожностей способа. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

IGECONBHAI

ДПЧ Щ - T " . ßÛ6 I

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4605880/27-02 (22) 15.11.88 (46) 07.10,90. Бк>л. № 37 (71) Белорусское республиканское научно-производственное объединение порошковой металлургии (72) В.К.Шелег, С.F..Çåíüêåâè÷, P.P.Шумейко, К.Е.Белявин и Д.В.Минько (53) 621.762.4:621.762.5(088.8) (56) Патент Японии ¹ 54-36563, кл. F 28 D 15/00, 1979. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ

ТЕПЛОВЬ!Х ТРУБ (57) Изобретение относится к теплопередаюшей технике, в частности к технологии изготовления тепловых труб. Белью изобретения является. снижение теплового сопротивления.

Способ включает подачу дисперсного материала капиллярно-пористой структуры в кольцевой зазор между внутренней поверхностью трубы и пуансоном-электродом, выполненным в виде дорна, уплотнение материала структуры путем перемешения пуансона-электрода вдОль изделия и его одновременное припекание к внутренней поверхности трубы под действием электрического тока, При этом температуру .трубы и пуансона-электрода поддерИзобретение относится к теплопередающей технике, в частности к технологии изготовления тепловых труб.

Бель изобретения - снижение теплового сопротивления трубы, „„SU„„1597252 А 1 (51) 5 В 22 F 7/04, F 28 D 15/00

2 живают в интервале 400...600 С. Температура пуансона-электрода связана с температурой трубы зависимостью

Тпр = k ((1+ с Тт)d s/d ъ 11> с где Т < — температура пуансона-электрода; o(— температурный коэФФициент сопротивления материала капиллярно-пористой структуры, Т вЂ” температура трубы; d - диаметр калибруюшего участка пуансона-электрода;

4 — внутренний диаметр корпуса трубы; 1с — коэФФициент теплового сопротивления на границе раздела структуры и корпуса трубы; 1. — коэФФициент теплового сопротивления на границе раздела структуры и пуансона-электрода. Пропускание электрического тока осушествлян>т в импульсном режиме с плотностью тока в импульсе 150300 кА/см, длительностью тока импульсе ; 30-50 мкс и частотой следования импульсов >1= k(% /1) > где 1 — скорость перемешения пуансона-электрода в корпусе трубы; 1 — ширина токопроводяшей части пуансона-электрода; k — коэФФициент перекрытия (k> 1-1,1). Благодаря осушествлЬнию способа достигается повышение качества изделий и расширение технологических возможностей способа. табл.

Соглас способу,включающему подачу порошка в кольцевой зазор между внутренней поверхностью трубы, являя>щейся другим электродом, и пуансонэлектродом, выполненным в вице дорна, 1597252 уплотнение порошка путем перемещения пуансона-электрода вдоль изделия и его одновременное припекание к внут" ренней,поверхности трубы под действием электрического тока, температуру трубы и пуансона-электрода поддерживают в интервале 400-600 С, причем температура пуансона-электрода связана с темпер(зтурой корпуса трубы зави- fp симостью (1+,(Т,) а1 — 1

О 2

ТП,ЗФ k fkz

)= k

) 40 где V — скорость перемещения пуансона-электрода в корпусе трубы;

1 - ширина токопроводяшей части 45 пуансона-электрода; коэффициент перекрытия

3 (kÚ 1-1 1).

Сушность предлагаемого технического решения состоит в следуюшем.

При пропускании электрического импульса через дисперсный материал,, находяшийся в кольцевом зазоре между внутренней поверхностью трубы, которая является oaHHw, электродом и 55 пуансоном-электродом, выполненным в виде дорна, плотность тока на поверхI ности трубы всегда меньше плотности тока на поверхности пуансона-электро- где Т . — температура пуансона-эле- 15 ктрода;

o(— температурньп(коэффициент сопротивления материала капиллярно-пористой структуры; 20

Т вЂ” температура трубы;

d — диаметр калибрующего участ( ка пуансона-электрода;

d — внутренний диаметр корпуZ са трубы; 25 коэффициент теплового со( противления на границе раздела слоя из порошка и . корпуса трубы; коэФФициент теплового со2 противления на границе раздела слоя из порошка и пуансона-электрода, а пропускание электрического тока осушествляют в импульсном режиме с плотг 35 ностью тока в импульсе 150-300 кА/см и длительностью 30-50 мкс и частотой следования импульсов да (из-за разницы в их диаметрах и соответственно .площадей поверхности).

Это приводит к тому, что тепловая энергия, выделившаяся в порошке вблизи поверхности трубы при прохождении электрического импульса меньше, чем вблизи поверхности пуансона-электрода, В результате наблюдается неравномерность капиллярно-пористой структуры Фитиля тепловой трубы в радиальном направлении, выражающаяся в постепенном уменьшении пористости от внутренней поверхности трубы к .центру (в то время как требуется обратное), а также слабое сцепление

Фитиля с корпусом трубы и его оплавление поверхности пуансона-электрода.

Для предотвращения этих явлений корпус трубы и пуансон-электрод нагревают до 400-600 С, причем темпео ратура пуансона-электрода связана с температурой корпуса трубы зависимостью (1+, Т )

T=kk .г

A-g 1 2 o( что позволяет достичь следуюших положительных в данном техническом решении эффектов, В диапазоне температур 400-600 С удельное электросопротивление таких металлов как медь и алюминий достигает значений, превышающих 7 10 Ом(у, необходимых для качественного спекания.

Создание градиента температур с максимумом на корпусе трубы приводит к образованию градиента электросопротивления порошка в кольцевом зазоре с максимумом на внутренней поверхности трубы, что в свою очередь ведет к увеличению выделения энергии и выравниванию пористости фитиля в радиальном направлении.

Создание градиента температуры позволяет предотвратить оплавление и припекание дисперсного материала к пуансону-электроду и улучшить контакт Фитиля с корпусом.

При нагревании корпуса трубы и пуансона-электрода до температуры . ниже 400 С удельное электросопротивление дисперсного материала не превысит значения 7 10 - Ом-м, необходимого для .его качественного спекания, а при нагревании более 600 С происходит интенсивное окисление корпуса тепловой трубы.

)597252

Пропускание через дисперсный материал импульса электрического тока плотностью 150-300 кА/см и длительностью 30-50 мкс приводит к спека1 нию частиц между собой и припеканию их к корпусу трубы. Причем импульса плотностью менее 150 кА/см и длительностью менее 30 мкс недостаточно для спекания частиц дисперсного материа ла, а при плотности более 300 кА/см и длительности более 50 мкс, происходит расплавление частиц.

Для получения капиллярно — пористого фитиля без разрывов по длине тепловой трубы частота следования импульсов должна быть связана со скоростью перемешения пуансона-электрода в корпусе трубы и шириной токопроводяшей части пуансона-электрода 1 следуюшей 20 зависимостью:

3 )ю где k — коэФФициент перекрытия сло3 ев дисперсного материала, спекаемых одним импульсом электрического тока. . При k3 = 1,0-1,1 происходит спекание слоев без промежутков между ними. 30

При k3(),0 пуансон-электрод переместится на величину большую, чем ширина его токопроводяшей части, и слой дисперсного материала останется не— спеченным. При k3 ),) основная часть тока пойдет по уже спеченному слою и следуюший за ним слой также не спечется.

Пример. В медную трубу наружным диаметром 16 мм, толшиной 40 стенки 1 мм, длиной 380 мм вставляют соосно с ней пуансон-электрод в апде дорна, диаметр калибруюшей части которого равен ll мм, а длина.токопроводяшей части 20 мм. 45

B зазор между внутренней поверхностью трубы и пуансоном-электродом засыпают порошок меди марки ПМС-2 с размером частиц 100-)25 мкм. Пуансон-электрод перемешают вдоль трубы со скоростью 0,02 м/с ° При этом поддерживают температуру корпуса трубы

0-600 С и температуру пуансона-элео ктрода 407 С, а между корпусом трубы и пуансоном-электродом пропускают электрические импульсы с плотностью тока 200 кА/см, длительностью 40 мкс и частотой следования 1 с .

По предлагаемому способу изготовлены и другие образцы квпиллярно-пористых структур тегловых труб. Данные о материалах, режимах получения образцов и их свойствах приведены в таблице.

Медные трубы заправлены водой в количестве 10 смЭ, влюминиевые—

Фреоном-113 (10 см 3). Испытания в„ горизонтальном положении.

КоэФФициенты k< = k 2 = 0,99 определены путем измерения распределения температуры по сечению трубы.

Как видно из представленной табли-. цы, предложенный способ позволяет с высоким качеством изготовить квпилФормула изобретения

Способ изготовления элементов тепловых труб, включающий подачу порошка в кальцевой зазор между внутренней поверхностью трубы, являвшейся одним электродом, и пуансоном-электродом, выполненным в виде дорна, Формирование слоя уплотнением порошка путем перемещения пуансона-электрода вдоль изделия с одновременным спеканием электрическим током, о тл и ч а ю ц и и с я тем, что, с целью снижения теплового сопротивления трубы, трубу и пуансон-электрод нагревают до 400-600О С, причем температуры пуансона-электрода Т р „ и трубы Т определяются следуюшей зависимостью ()+,(Т ) 1 /1 тр =k 1.2 рэ где k коэФФициент теплового сопротивления на границе раздела слоя из порошка и корпуса трубы, коэФФициент теплового сопро- тивления на границе раздела слоя порошка и пуансонаэлектрода; температурный коэФФициент сопротивления материала порошка;

2 лярно-пористук структуру тепловых труб из материалов с низким удельным электрическим сопротивлением, таких как медь, алюминий, При этом термиче- ское сопротивление труб, полученных по предложенному способу, ниже в среднем в 2,5-3 раза.

k э

V—

Способ

Материал Дисперсный и размеры материал, трубы

Фракция, Температура

OJtoTHOCTS

TolcB в импульсе, кА/см

Длительность импульса, tac тепловое сопротивление трубы, С/Вт пуаисокаэлектрода корпуса трубы, С

591 400 150

595 403 200

600 407 300

583 400 150

590 406 200

600 413 300

Порошок медный 0,)25 марки ПИС-2 +О,l

Предлапа- Иедь емый gl 16к1

3о

0,05

0,05

0,055

0,09

О,I

О,I

Порошок алюминия марки ПА-4

Алюминий

Ф16а1

Иввестиый

IIopomoa меди

ПМС-2

Медь ф)6м1

Алюминий

I6 I 6i I

20 200

20 200

-О, 125

+О, 1

0,15 го

40 го

0,25

Составитель С. Багрова

Техред М.Дидык

v .

Корректор С.Шеймар

Редактор Г. Гербер

Заказ 3025

Тираж 636

Подписное

ВНИИПИ. Государственного комитета по изобретениям и открытиям прн ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãîðoä, ул. Гагарина,101

7 1597252 диаметр калибруияпего участка пуансона-электрода;

8 - внутренний диаметр корпуса где трубы, а продускание электрического тока

S осуществляют в импульсном режиме с плотностью тока 150-300 кА/См2, длительностью 30-50 мкс и частотой следования импульсов " з. з.1 коэФФициент перекрытия, равный 1,0-1,1, скорость. перемещения пуансона-электрода, ширина токопроводящей части пуансона-электрода.