Способ подготовки фитильной тепловой трубы к работе

 

,г879243

ОП ИСАН И Е

ИЗО Б Р ЕТЕ Н M%I

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 03.01.80 (21) 2862620/24-06 (51) М. К,, F 28D 15/00 с присоединением заявки №

Государственный комитат (23) Приоритет (43) Опубликовано 07.11.81. Бюллетень ¹ 41 (45) Дата опубликования описания 07.11.81 (53) УДК 621.565.58 (088.8) по делам изобретений и открытий

В. В. Заец, М. Н. Ивановский, Б. А. Чулков

/ и А. И. Строжков (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ФИТИЛЬНОЙ ТЕПЛОВОЙ

ТРУБЫ К РАБОТЕ

Изобретение относится к энергетике и гидравлики, в частности к способам подготовки к работе фитильных тепловых труб, используемых в качестве высокоэффективных теплопередающих устройств.

Известен способ подготовки тепловых труб к работе, заключающийся в том, что после вакуумирования, заправки и герметизации тепловую трубу нагревают до температуры, превышающей критическую температуру теплоносителя с полным превращением последнего в пар. При этом газ из пористой структуры выходит в паровой канал тепловой трубы. Затем тепловую трубу охлаждают равномерно по всей длине до температуры окружающей среды (1).

Однако при охлаждении тепловой трубы газ, увлекаемый парами теплоносителя, снова попадает в пористую структуру. Это увеличивает вероятность осушения фитиля при последующих запусках тепловой трубы.

Цель изобретения — ускорение запуска трубы путем более полного удаления газовых пузырей из фитиля.

Для достижения указанной цели охлаждение в тепловой трубе ведут постепенно, начиная с одного из торцовых участков трубы, с поддержанием температуры остальной ее части выше критической температуры теплоносителя, а затем постепенно со скоростью 0,1 — 50 толщин фитиля в секунду увеличивают зону охлаждения трубы до полной ее длины.

Способ применяют прн подготовке к работе тепловых труб с длиной корпуса более четырех диаметров и толщиной фитиля

0,1 — 1 мм. Переходная область между охлажденным и нагретым участками тепловой трубы обычно не превышает трех диа10 метров.

На фиг. 1 изображено образование газового пузыря в зазоре между фитилем и стенкой в известном способе, осевое сечение; на фиг. 2 — испарение теплоносителя

15 в предлагаемом способе, осевое сечение; на фиг. 3 — расположение тепловой трубы и печи, осевой разрез; на, фиг. 4 — профиль температуры по длине тепловой трубы, изображенной на фиг. 3.

20 Тепловая труба содержит корпус 1, фитиль 2, теплоносптель 3 в зазоре между фитилем 2 и корпусом 1. Газовый пузырь 4 ограничен менпскамп 5 теплоносителя 3 в . зазоре между фитилем 2 и корпусом 1. Уча25 сток 6 — это длина участка фитиля, смоченного жидкостью, отходящей от левого мениска; участок 7 — длина участка фитиля, смоченного жидкостью, отходящей от правого мениска; участок 8 — место, где смыка30 ются меппскн 9 в фитиле. Тепловая труба

879243

5 0

20 имеет центральный канал 10, осушенный участок 11 фитиля и нагревательную печь 12.

При известном способе тепловую трубу после нагрева выше критической температуры теплоносителя охлаждают равномерно. Однако на практике трудно достичь высокой степени равномерности, так как сказываются перепады температур на стенке, сопротивление потоку пар, динамические характеристики потока пара и т. д.

При конденсации пары проходят сквозь фитиль, увлекая с собой газы. Пары конденсируются на стенке корпуса, а газ остается в виде пузырей под фитилем. Поскольку поры в фитиле 2 мельче, чем зазор между фитилем 2 и корпусом 1, то из заполненного теплоносителем 3 участка зазора жидкость распространяется по фитилю, и пузырь 4 оказывается запертым в зазоре. Такие же процессы возможны и тогда, когда фитиль вплотную установлен к стенке. Пузыри будут образовываться в толще фитиля, что приведет к осушению.

Способ подготовки фитильной тепловой трубы к работе осуществляют следующим образом.

Производят охлаждение тепловой трубы, начиная с левого торцового участка (фиг. 2).

В первоначальный момент начинается интенсивная конденсация теплоносителя на левом участке. Увлекаемые парами газы собираются в виде пробки и значительно сокращают скорость конденсации из-за того, что пары проникают к охлаждаемой поверхности за счет диффузии сквозь газовую пробку.

Из мениска 5 и мениска 9 происходит испарение жидкости, и пары сквозь осушенный участок 11 фитиля проходят в центральный канал 10 тепловой трубы. Газ оттеснен в левый конец центрального канала 10 и собран там в виде пробки.

Скорость перемещения мениска 9 в фитиле между осушенным и смоченным его участками опережает скорость перемещения переходной области между охлажденным и нагретым участками тепловой трубы в том случае, если фитиль выполнен из объемного пористого материала (сетка, фетр, ткань, спеченный порошок) . Жидкость, примыкающая к мениску 5, обезгажена полностью, так как газ оттеснен в противоположный конец центрального канала 10. Затем мениск 9 доходит до торцового участка тепловой трубы, а пузырь 4 (фиг. 2) захлопывается. Особенностью этого пузыря является то, что это не газовый пузырь, а паровой, и он за счет пара устраняется. Если фитиль выполнен из материала с радиальными перфорациями (фольга с микроотверстиями), то мениск 9 и мениск 5 перемещаются с одинаковой скоростью.

Диапазон скоростей 0,1 — 50 толщин фитиля в секунду для перемещения границь1 между нагретыми и охлажденным участками тепловой трубы объясняется тем, что теплоноситель, примыкающий к мениску 5, должен быть подвергнут дегазации. А это наступает согласно экспериментам, проведенным для широкого класса теплоносителей (вода, спирты, ацетон, щелочные металлы), со скоростью ниже 50 толщин фитиля в секунду или 50 мм в секунду для диаметров центрального канала от 4 мм до

40 мм, Скорость более указанной величины увеличивает вероятность появления пузырей возле торцового участка, на котором заканчивается охлаждение тепловой трубы.

Скорость ниже 0,1 толщины фитиля в секунду или меньше 0,01 мм/с удлиняет процесс и увеличивает затраты времени на осуществление способа.

Профиль температуры (фиг. 4) на стенке тепловой трубы на границе между нагретым и охлажденным участками тепловой трубы должен быть наклонным во всех точках этой границы в сторону охлажденного участка. В противном случае, т. е, когда профиль имеет вид, изображенный пунк. тирной линией на фиг. 4, возможно появление второй охлажденной зоны и пузырей между нагретой и охлажденной зонами, Охлаждение ведут таким образом, чтобы была единственная переходная зона (или граница) между нагретым и охлажденным участками, перемещающаяся от одного торца к другому.

Все это относится к обычным тепловым трубам, когда избыток теплоносителя (или, что одно и то же — жидкости) может составлять пятикратный объем пор фитиля и объем зазора между фитилем и стенкой (если он имеется) вместе взятые. Если объем теплоносителя составляет более, чем десятикратный объем пор и зазора, то начинают охлаждение в вертикальном положении с нижнего торца, а по мере увеличения длины охлаждаемого участка тепловую трубу наклоняют с постоянной угловой скоростью и к моменту достижения длины охлаждаемого участка до полной длины тепловой трубы наклон доводят до положения, когда высота верхней точки фитиль возвышается над уровнем теплоносителя не более, чем на половину высоты поднятия жидкости по зазору между фитилем и стенкой корпуса (если зазора нет, то сказанное относится к высоте поднятия жидкости по фитилю) .

Перемещение переходной зоны между нагретым и охлажденным участками может быть осуществлено различными средствами: выниманием тепловой трубы из печки, перемещением печи относительно закрепленной тепловой трубы, последовательным отключением витков нагревателя, смонтированного на корпусе тепловой трубы и т.д, 879243

Применение данного способа позволяет уменьшить вероятность осушения фитиля при запуске тепловой трубы за счет лучшего удаления газа из пористой структуры.

3а счет этого, как показали эксперименты, тепловая труба может быть сразу запущена на расчетную мощность.

Способ более прост, так как в нем исключена операция удаления излишков теплоносителя с контролем количества остающегося теплоносителя, и может быть проведен многократно без разгерметизации тепловой трубы.

Формула изобретения

Способ подготовки фитиль ной тепловой трубы к работе путем вакуумирования ее внутренней полости, подачи в нее дозированного количества теплоносителя, герметизации, нагрева ее до температуры выше критической температуры теплоносителя с полным превращением последнего в пар и последующего охлаждения трубы до температуры окружающей среды, отличаюшийся тем, что, с целью ускорения запуска трубы путем более полного удаления газовых пузырей из фитиля, охлаждение ведут постепенно, начиная с одного из торцовых участков трубы, с поддержанием температуры остальной ее части выше критической температуры теплоносителя, а затем постепенно со скоростью 0,1 — 50 толщин фитиля в секунду увеличивают зону д охлаждения трубы до полной ее длины.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

¹ 5";5839, кл, F 28D 15/00, 1977.