Магнитожидкостная тепловая труба

Авторы патента:

F28D15/00 - Теплообменные аппараты с промежуточным теплоносителем в закрытых трубах, проходящих внутри стенок или через стенки каналов

Владельцы патента RU 2551719:

Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" Министерства обороны Российской Федерации (RU)

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для передачи теплоты на значительные расстояния при малом температурном напоре. Магнитожидкостная тепловая труба, содержащая частично заполненный теплоносителем - магнитной жидкостью герметичный цилиндрический корпус с зонами испарения, конденсации и транспортировки, фитиль, расположенный на внутренней стенке корпуса, артериальный электромагнитный фитиль, жестко закрепленный внутри корпуса соосно с ним, состоящий из защитного корпуса, корпуса-основы из немагнитного материала, предназначенного для намотки поверх него нескольких отделенных друг от друга диэлектрическими разделительными шайбами электромагнитных катушек индуктивности, создающих внутри артериального фитиля, соединяющего торцевые стенки магнитожидкостной тепловой трубы, размещенного в корпусе-основе, бегущее в сторону зоны испарения магнитное поле, направленное вдоль оси магнитожидкостной тепловой трубы. Изобретение позволяет уменьшить габариты электромагнитного фитиля и обеспечить большую технологичность при изготовлении магнитожидкостной тепловой трубы, работающей в любом положении при воздействии сил гравитации и в невесомости. 1 ил.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для передачи теплоты на значительные расстояния при малом температурном напоре в случаях, когда требуется охлаждение отдельных элементов, а отвод теплоты с помощью стока или радиатора, расположенного непосредственно у охлаждаемого элемента, может оказаться неудобным или нежелательным.

Известна тепловая труба с капиллярной структурой в виде артерии [1], содержащая частично заполненный теплоносителем герметичный корпус с зонами испарения и конденсации. Данное устройство позволяет за счет фазовых переходов теплоносителя в зонах испарения и конденсации передавать большое количество теплоты. Для возврата теплоносителя в жидком виде в зону испарения используется капиллярная структура.

Известно устройство [2], содержащее герметичный контур, заполненный ферромагнитной жидкостью, с зонами нагрева и охлаждения и источник магнитного поля, отличающееся тем, что, с целью интенсификации теплообмена путем создания неоднородного магнитного поля, контур выполнен в виде заглушенного с торцов цилиндрического канала, а ось диполя источника магнитного поля размещена вдоль оси канала.

Известна магнитная тепловая труба [3], содержащая частично заполненный легкокипящей жидкостью-теплоносителем герметичный корпус с зонами испарения и конденсации, в последней из которых расположена магнитная система, выполненная в виде постоянных пластинчатых магнитов. При подводе тепла к испарительной зоне теплоноситель кипит и испаряется. Частицы пара поднимаются вверх, заполняя зазор между полюсами магнитов, омагничиваются и, притягиваясь к полюсам магнитов, коагулируются на их поверхностях, отдавая магнитам свое тепло, а сами, сливаясь между собой, образуют капельную жидкость, которая стекает в основание тепловой трубы, где вновь кипит и испаряется. Тепло от магнитов отводится выступающими наружу концами. Предлагаемая конструкция ускоряет осаждение пара, что интенсифицирует процесс теплопередачи.

Недостатком является то, что устройство работоспособно в условиях воздействия гравитации, пока зона испарения находится ниже зоны конденсации и неработоспособно в невесомости, т.к. коагулированная магнитная жидкость возвращается в зону испарения под действием силы тяжести, кроме того, капли коагулированной магнитной жидкости также притягиваются магнитами, что препятствует их возвращению в зону испарения, что может привести к пересыханию зоны испарения и потере работоспособности тепловой трубы при недостатке рабочей жидкости.

Наиболее близким по назначению и устройству техническим решением является магнитожидкостная тепловая труба [4], содержащая частично заполненный теплоносителем - магнитной жидкостью, герметичный цилиндрический корпус с зонами испарения, конденсации и транспортировки, фитиль, расположенный на внутренней стенке корпуса, артериальный электромагнитный фитиль, жестко закрепленный внутри корпуса соосно с ним, состоящий из защитного корпуса, корпуса-основы, предназначенного для намотки поверх него электромагнитной катушки индуктивности, создающей неоднородное постоянное магнитное поле, с градиентом направленным вдоль оси магнитожидкостной тепловой трубы в сторону зоны испарения, и размещения внутри него артериального фитиля, соединяющего торцевые стенки магнитожидкостной тепловой трубы. Изобретение обеспечивает эффективную работу магнитожидкостной тепловой трубы в любом положении при воздействии сил гравитации и в невесомости.

Недостатком является то, что неоднородность магнитного поля в данной конструкции можно создать только за счет увеличения плотности и толщины намотки катушки индуктивности по длине фитиля по направлению градиента магнитного поля. Следовательно, диаметр поперечного сечения электромагнитного артериального фитиля должен увеличиваться по мере приближения к зоне испарения. Поэтому корпус устройства необходимо изготавливать либо из трубы большего диаметра, либо из трубы переменного диаметра. Необходимость применения труб переменного сечения и необходимость использования катушки индуктивности с переменной толщиной намотки отрицательно сказываются на технологичности изготовления устройства.

Задачей изобретения является уменьшение габаритных размеров электромагнитного артериального фитиля и магнитожидкостной тепловой трубы в целом, повышение технологичности при их изготовлении. Требуемый технический результат состоит в том, чтобы обеспечить возможность транспортировки сконденсированной рабочей жидкости из зоны конденсации к зоне испарения в любом положении тепловой трубы при воздействии сил гравитации и в невесомости в отличие от наиболее близкой к ней известной.

Требуемый технический результат достигается тем, что в магнитожидкостной тепловой трубе в отличие от наиболее близких к ней известных для возврата рабочей магнитной жидкости из зоны конденсации в зону испарения совместно с капиллярной структурой используется не артериальный электромагнитный фитиль, создающий неоднородное постоянное магнитное поле за счет увеличения толщины и плотности намотки, а артериальный электромагнитный фитиль с электромагнитной системой, создающей бегущее в сторону зоны испарения магнитное поле за счет применения нескольких включаемых последовательно однотипных катушек индуктивности.

Для достижения требуемого технического результата предлагаемая магнитожидкостная тепловая труба (см. фиг. 1) содержит частично заполненный теплоносителем-магнитной жидкостью, герметичный цилиндрический корпус 1 с зонами испарения, конденсации и транспортировки, фитиль 2, расположенный на внутренней стенке корпуса 1, артериальный электромагнитный фитиль, жестко закрепленный внутри корпуса 1 соосно с ним, состоящий из защитного корпуса 3, корпуса-основы 4, предназначенного для намотки поверх него нескольких отделенных друг от друга диэлектрическими разделительными шайбами 5 электромагнитных катушек индуктивности 6, создающих бегущее магнитное поле вдоль оси магнитожидкостной тепловой трубы в сторону зоны испарения, и размещения внутри него артериального фитиля 7, соединяющего торцевые стенки магнитожидкостной тепловой трубы.

Магнитожидкостная тепловая труба работает следующим образом: тепло, подводимое к зоне испарения магнитожидкостной тепловой трубы через корпус 1, передается теплоносителю - магнитной жидкости, вызывает кипение и испарение магнитной жидкости. За счет перепада давления частички магнитной жидкости в виде пара переносятся по паровому каналу через зону транспортировки в зону конденсации. Здесь пар, отдавая тепло, конденсируется на внутренней стенке корпуса 1 магнитожидкостной тепловой трубы в магнитную жидкость. Далее под действием капиллярного напора, создаваемого фитилем 2 и артериальным фитилем 7, а также под действием направленного вдоль оси магнитожидкостной тепловой трубы бегущего в сторону зоны испарения магнитного поля, создаваемого электромагнитной системой из нескольких последовательно подключаемых катушек индуктивности 6, перекачивается в зону испарения. Магнитная жидкость снова испаряется, и цикл тепло- и массопереноса повторяется, обеспечивая работу магнитожидкостной тепловой трубы с электромагнитным артериальным фитилем меньших габаритных размеров и постоянным по длине диаметром поперечного сечения.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Дан П.Д. Тепловые трубы: пер. с англ. / П.Д. Дан, Д.А. Рей: - М.: Энергия, 1979. - 272 с.: ил.

2. Скрябин В.В. Патент №515020 на изобретение «Теплопередающее устройство (Heat transfer unit)» F28D 15/00. 1976.

3. Авторское свидетельство СССР №1778487, F28D 15/02. 1992.

4. Сова А.Н. Патент РФ №2433368 на изобретение «Магнитожидкостная тепловая труба» / А.Н. Сова, Р.Б. Борисов, Д.А. Сидоров. F28D 15/00. 2011.

Магнитожидкостная тепловая труба, состоящая из частично заполненного теплоносителем - магнитной жидкостью - герметичного цилиндрического корпуса с зонами испарения, конденсации и транспортировки, фитиля, расположенного на внутренней стенке корпуса, артериального электромагнитного фитиля, жестко закрепленного внутри корпуса соосно с ним, состоящего из защитного корпуса, корпуса-основы с размещенным внутри него артериальным фитилем, соединяющим торцевые стенки цилиндрического корпуса, отличающаяся тем, что на корпусе-основе последовательно по всей его длине располагаются несколько однотипных электромагнитных катушек индуктивности, отделенных друг от друга диэлектрическими разделительными шайбами.

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в системах аккумулирования теплоты и холода, например в антигравитационных бесфитильных тепловых трубах.

Теплообменник и оснащенный им кондиционер // 2509969

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в теплообменниках для кондиционеров. Предложен теплообменник, в котором в трубке подачи газа и трубке подачи жидкости блока соединительных трубок соединительные части, в которых алюминиевые трубки (первые трубки для хладагента: трубки для хладагента, сформированные из алюминия или алюминиевого сплава) и медные трубки (вторые трубки для хладагента: трубки для хладагента, сформированные из меди или медного сплава), соответственно, соединяются друг с другом, располагаются в ниспадающих частях алюминиевых трубок.

Испаритель-конденсатор с промежуточным хладоносителем // 2509281

Изобретение относится к холодильной технике и может быть использовано как испаритель-конденсатор в каскадных холодильных установках. В испарителе-конденсаторе каскадных холодильных машин, состоящем из двух змеевиковых теплообменников, соединенных между собой теплопроводящими ламелями, закрепленных на общей раме, змеевики погружены в промежуточный жидкий хладоноситель, содержащийся в теплоизолированном корпусе.

Способ автоматического регулирования теплопровода радиатора на базе контурной тепловой трубы // 2505770

Изобретение относится к области теплотехники, в частности к контурным тепловым трубам, и может быть использовано при создании регулируемых радиационных теплообменников космических аппаратов.

Теплообменник металлический системы отопления помещения // 2493524

Изобретение относится к конструкции теплообменника, в частности к теплообменнику металлическому системы отопления помещения. Теплообменник содержит трубопровод в виде стенки сквозной полости с внешней поверхностью, концевыми участками, а также внешние элементы теплопередачи, которые закреплены к одному концевому участку.

Способ изготовления теплообменника металлического системы отопления помещения // 2493523

Изобретение относится к технологии изготовления элементов системы отопления жилых и других зданий и может быть использовано при изготовлении теплообменника металлического системы отопления помещения.

Способ изготовления теплообменника металлического системы отопления помещения // 2486424

Изобретение относится к технологии изготовления элементов системы отопления жилых и других зданий, в частности к способу изготовления теплообменника металлического системы отопления.

Теплообменник металлический системы отопления помещения // 2486423

Изобретение относится к конструкции элементов системы отопления помещения, в частности к теплообменнику металлическому, и может быть использовано при изготовлении системы отопления помещения.

Контурная тепловая труба // 2473035

Изобретение относится к области теплотехники, в частности к контурным тепловым трубам, и может быть использовано в различных системах терморегулирования, в том числе в составе космических аппаратов для эффективного отведения тепловых потоков от твердых тепловыделяющих поверхностей, а также от жидких и газообразных сред.

Способ заправки тепловой трубы теплоносителем // 2472090

Изобретение относится к теплотехнике, а именно к способу заправки тепловой трубы теплоносителем. .

Способ подогрева бражки теплом барды посредством промежуточного теплоносителя // 2553324

Изобретение относится к спиртовой промышленности, в частности к способу подогрева бражки теплом барды. Способ включает подачу бражки в трубное пространство одного кожухотрубного теплообменника, при этом барда направляется в трубные пучки другого теплообменника, а межтрубное пространство заполняется жидким теплоносителем (лютером, технологической водой, ректификованным спиртом), который постоянно перекачивается насосом из межтрубного пространства одного теплообменника в межтрубное пространство другого, обеспечивая непрерывную циркуляцию теплоносителя между двумя теплообменниками и теплообмен в системе барда-теплоноситель-бражка. Способ позволяет исключить засорение и необходимость чистки межтрубного пространства теплообменников. 1 ил., 1 табл., 2 пр.

Устройство и способ тепло- и энергообмена // 2566874

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в теплообменниках для микроприборов. Представлены материалы, компоненты и способы, направленные на изготовление и использование микромасштабных каналов с текучей средой для системы теплообмена, причем температура и поток текучей среды регулируется, частично, за счет макроскопической геометрии микромасштабного канала и подбора по меньшей мере части стенки микромасштабного канала и составляющих частиц, образующих текучую среду. Кроме того, стенка микромасштабного канала и составляющие частицы подобраны таким образом, чтобы столкновения между составляющими частицами и стенкой были, главным образом, зеркальными. Ускоряющие и замедляющие элементы, предусмотренные здесь, могут быть выполнены с микромасштабными каналами, которые могут описывать, как правило, спиральную траекторию. Технический результат - расширение арсенала средств. 3 н. и 22 з.п. ф-лы, 6 ил.

Газоразделительная теплообменная установка // 2570281

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в газоразделительных теплообменных установках, предназначенных для разделения газовых сред путем их охлаждения и дальнейшей конденсации или десублимации. Газоразделительная теплообменная установка содержит последовательно соединенные теплообменные кожухотрубные аппараты с гибкой мембраной, где в режиме противотока происходит теплообмен через стенки, и в которых предусмотрены два внутренних отсека, первый для более нагретой газовой среды, второй для более холодной газовой среды, разделенных гибкими непроницаемыми мембранами, предназначенными для выравнивания давления внутри аппаратов. Газоразделительная теплообменная установка также содержит компактную систему разделения газовых сред, включающую в себя механизмы для подвода и отвода охлажденной газовой смеси с необходимой температурой и давлением, и аппарат для разделения газовых сред. Вертикальные стенки образуют в аппарате для разделения газовых сред изолированные отделения, внутри которых за счет изменения давления последовательно сначала конденсируется или десублимируется газовая среда, затем данная среда испаряется или сублимируется. Конструктивная особенность аппарата для разделения газовых сред - наличие боковых линейных направляющих внутри аппарата, которые позволяют сохранить и прижать сконденсированную или десублимированную газовую среду к вертикальным стенкам аппарата. Технический результат - повышение эффективности теплопередачи и снижение габаритов установки. 2 з.п. ф-лы, 12 ил.

Биметаллическая гравитационная тепловая труба // 2577502

Изобретение относится к теплопередающим устройствам, а именно к гравитационным тепловым трубам, предназначенным преимущественно для использования при охлаждении грунта. Гравитационная тепловая труба имеет герметичный корпус с зонами 2 испарения, транспортной зоной 3 и зоной 4 конденсации. Корпус, выполненный с возможностью заправки жидким теплоносителем, изготовлен в виде заглушенной сверху и снизу стальной цилиндрической трубы 1, которая в зоне 4 конденсации заключена в трубу 5 из алюминиевого сплава с ребрами 6. Особенностью гравитационной тепловой трубы является то, что стальная цилиндрическая труба 1 имеет полученный горячим цинкованием слой покрытия 11 на наружной и 13 на внутренней поверхности, и то, что в зоне 4 конденсации она плотно контактирует с внутренней поверхностью трубы 5 своей наружной поверхностью через слой 11. Достигаемый технический результат заключается в предотвращении блокирования верхней части зоны конденсации неконденсирующимися газами и устранении факторов, ухудшающих тепловой контакт между стальной цилиндрической трубой 1 в зоне конденсации и алюминиевым оребрением 6, а также в уменьшении нарастания влияния этих негативных факторов со временем. 2 ил.

Теплообменная система // 2583192

Изобретение относится к энергетике. Теплообменная система, содержащая единое устройство, имеющее область, погруженную в ванну с текучей средой, и свободное пространство вверху, в котором накапливается паровая фаза, одну внутреннюю область, открытую с обоих концов, расположенную внутри упомянутого устройства и полностью погруженную в ванну с текучей средой, теплообменные поверхности, причём, по меньшей мере, одна из теплообменных поверхностей находится внутри данной внутренней области и, по меньшей мере, одна другая поверхность находится в пространстве между упомянутой внутренней областью и стенками данного устройства. Также представлен способ обмена и извлечения тепла, использующий теплообменную систему согласно изобретению. Изобретение позволяет упростить конструкцию, а также улучшить энергетическую эффективность и безопасность операций получения водорода и синтез-газа. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 1 ил.

Устройства, системы и способы с использованием охлаждающих балок // 2583771

Настоящее изобретение относится к устройству и способу кондиционирования при помощи активных охлаждающих балок. Система охлаждающих балок для кондиционируемого помещения содержит: блоки охлаждающих балок, каждый из которых имеет первый теплообменник и сконфигурирован для приема первичного воздуха и эжектирования первичного воздуха для создания потока вторичного воздуха через теплообменник; блок подготовки, сконфигурированный для передачи первичного воздуха из центрального блока подготовки воздуха на вход охлаждающей балки; и терминальные блоки, сконфигурированные для кондиционирования, с помощью второго теплообменника, потока рециркуляционного воздуха, извлекаемого из помещения, и смешивания кондиционированного воздуха с первичным воздухом из центрального блока подготовки воздуха для формирования объединенного потока первичного воздуха и передачи кондиционированного рециркуляционного воздуха на вход воздуха охлаждающей балки. Это позволяет повысить эффективность нагрева/охлаждения, а также увеличить разнообразие режимов работы системы кондиционирования. 7 н. и 17 з.п. ф-лы, 14 ил.

Радиатор тепловой трубы // 2588886

Изобретение относится к теплотехнике. Радиатор тепловой трубы состоит из набора горизонтальных колец 2, закрепленных на вертикально расположенном цилиндрическом корпусе 1. Причем периферийные зоны колец 2 приподняты относительно их зоны крепления к цилиндрическому корпусу 1. Кольца 2 могут иметь отверстия 3, выполненные в их периферийных зонах. Отверстия 3 могут быть круглой формы или выполнены в виде прорезей. Также набор колец 2 может быть выполнен с увеличением их диаметров книзу радиатора. Технический результат - уменьшение нагрева тепловой трубы. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

Теплообмен с использованием маточного раствора в способе кристаллизации пара-ксилола // 2604225

Изобретение относится к способу осуществления теплообмена с использованием маточного раствора в способе кристаллизации пара-ксилола (PX). Способ включает подачу потока поступающего материала и потока маточного раствора в РХ кристаллизационную установку, содержащую первый теплообменник для осуществления теплообмена через стенку между потоком маточного раствора и потоком поступающего материала и кристаллизатор для кристаллизации РХ из потока поступающего материла, при этом поток маточного раствора охлаждается до температуры -50°С, предоставление второго теплообменника для охлаждения потока поступающего материала до его поступления в РХ кристаллизационную установку для охлаждения потока поступающего материала вторым низкотемпературным источником энергии от охлаждающего агента и предоставление третьего теплообменника для осуществления теплообмена через стенку между потоком маточного раствора и потоком поступающего материала до того, как поток поступающего материала входит во второй теплообменник. Изобретение обеспечивает повышение процесса низкотемпературной кристаллизации и оптимальное использование охлаждения с применением теплообмена с маточным раствором дня снижения расходов на охлаждение в процессе кристаллизации. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

Кольцевой регулируемый термосифон // 2608794

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано для передачи тепловой энергии по вертикальным протяженным каналам в системах теплоэнергетики. Изобретение заключается в том, что в кольцевом регулируемом термосифоне, содержащем испаритель, конденсатор, трубу для транспорта пара, трубу для сконденсированной жидкости, кольцевую камеру с кольцевым соплом в испарителе, подключенную к трубе с конденсатом, причем в испаритель ниже кольцевого сопла введен кольцевой мелкоячеистый наполнитель из металла, а конденсатор соединен с трубой для жидкости через управляемые вентили, между трубой для пара и конденсатором включен сифон, а выход сифона присоединен к донной поверхности конденсатора, содержащего сконденсированную жидкость. В крышке конденсатора установлен клапан для некондексирующихся газов по типу игольчатого крана Маевского. Для препровождения паров из испарителя в транспортную зону трубы для пара, в испаритель на уровне кольцевой камеры введена соосная вставка с открытыми торцами. Технический результат – повышение термодинамической эффективности термосифона. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Способ крепления тепловой трубы к теплоприемному основанию // 2616699

Способ крепления тепловой трубы к теплоприемному основанию включает выполнение канавки на плоской поверхности теплоприемного основания, закладку в канавку тепловой трубы и деформацию тепловой трубы плоским пуансоном, причем канавку выполняют с глубиной не менее диаметра тепловой трубы, неизменной шириной от поверхности теплоприемного основания до половины глубины канавки, а приложение плоским пуансоном давления осуществляют к кромкам канавки. Технический результат - повышение надежности, снижение сложности и ресурсозатратности технологии. 3 ил.