Тепловая труба

 

И (» А Н И Е (1»983430

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сотов Советсиик

Сои1иапистичесиии республик (6! ) Дополнительное к авт..свид- ву (22) Заявлено 01.06.81 (2l ) 3297803/24-06 (5 т ) М. т(д.

3 с присоединением заявки йа(23) Приоритет

F 28 D 15/00

3Ъеуаарстмаа и каиктвт

СССР ио двлаи взобрвтеквй н открытий

Опубликовано 23. 12.82. Бюллетень И 47

Дата опубликования описания23,12.82 (53) УД 621.565..58 (088.8 ) (72) Авторы изобретения

С. И. Опрышко и В. Я. Сасин

Отделение Всесоюзного научно-исследова электромеханики и Московский ордена Лен

Октябрьской Революции энергетический (7>) Заявители (54) ТЕПЛОВАЯ ТРУБА

Изобретение относится к теплотехнике, в частности к тепловым трубам, преимушественно .с комбинированной капиллярной структурой.

Известны тепловые трубы с капилляр5 ной структурой из одного или нескольких слоев сетки, прикрепленной к внутренней поверхности корпуса трубы (1 1.

К недостаткам таких труб следует отнести их невысокую теплопередаюшую спо1о собность, в первую очередь длинных тепловых труб, обусловленную значительным гидравлическим сопротивлением сетчатой капиллярной структуры.

Известны также тепловые трубы с ка- >5 пиллярной структурой из гофрированной сетки (2).

К недостаткам таких труб относится низкая теплопередаюшая способность вви.ду невозможности их работы в режиме ки 20 пения, так как при наступлении режима кипения капиллярная структура из гофрированной сетки осушается и тепловая труба прекращает работать.

1

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности является тепловая труба, содержашая частично заполненный теплоноситель герметичный корпус с зонами испарения и конденсации и капиллярной структурой в виде артерий, образованных продольными пазами на внутренней поверхности корпуса, разделенными перемычками н перекрытыми металлической сеткой Г3j.

Недостатками известной тепловой трубы явпяются низкая теплопередаюшая способность и низкая эксплуатационная надежность при работе трубы в условиях пиковых тепловых нагрузок.

Белью изобретения является повышение теплопередаюшей способности и повышение эксплуатационной надежности при работе тепловой трубы в условиях пиковых тепловых нагрузок.

Поставленная цель достигается тем, что сетка выполнена гофрированной, причем впадины гофр введены в пазы на величину 111=(0,5-0,9)Н, где Н - глубина, структуры в виде продолговатых открытых каналов 10 достигается в том случае, когда она вносит соизмеримый вклад с основной системой артерий 5 в гидродинамику (в массовый расход) теплоносителя, а это соответствует величине заглубления 5„=(0,5-0,9)H при d. =(3050) . Из этих же соображений выбирает1 ся и оптимальная величина h>=(0,5-1,5 JH, что подтверждается результатами эксперимента. о

Угол раскрытия с =(30-50 ) является оптимальным, так как из геометри:ческих соотношений при угле, меньшем

30, сетка 9 уже соприкасается с боковыми стенками паза 6 и затрудняется выход пара, а при угле, большем 50

3 98343

I паза, с образованием открытых продольных каналов, имеющих поперечное сече ние треугольной или трапециевидной формы с углом раскрытия 3.= (30-50)

Вершины гофр расположены над пеРемычками на расстоянии от них Ф = (0,5

1,5)Н с образованием дополнительных замкнутых артерий.

На фиг. 1 изображена предложенная тепловая труба; на фиг, 2 — сечение А-А 0 на фиг. 1; на фиг. 3 - капиллярная структура беэ дополнительной системы артерий, узел Х на фиг. 2; на фиг. 4 — то же, с дополнительной системой артерий; на фиг. 5 — то же, с дополнительной системой артерий из двух слоев сетки.

Тепловая труба содержит частично заполненный теплоносителем герметичный корпус 1 с зонами испарения 2 и конденсации 3 и капиллярной структурой 4 в виде артерий 5, образованных продольными пазами 6 на внутренней поверхности 7 корпуса 1, разделенными перемычками 8 и перекрытыми металлической сеткой 9. Последняя выполнена гофрированной, причем впадины гофр введены в пазы 6 на величину Ь.,= (0,5-0,9)Н, где.

Н - глубина паза, с образованием открытых продольных каналов 10, а вершины гофр распог.ожены над перемычками 8 на расстоянии от них % =(0,5-1,5)H с образованием дополнительных замкнутых артерий 11. Открытые продольные каналы 10 имеют поперечное сечение треугольной или трапециевидной формы с углом раскрытия о = (30-50)

О 35

Предложенная труба работает следую.щим образом.

При подводе тепла к зоне 2 испарения теплоноситель испаряется, пары его

40 проходят в зону 3 конденсации и конденсируются там. Труба способна устойчиво работать при подводимых удельных тепловых потоках, соответствующих режиму кипения, а также устойчиво и надежно работать при пульсациях тепловой

45 нагрузки. Это объясняется тем, что при наступлении режима пузырькового кипения идет процесс роста пузырьков, последуюшего их отрыва от основанич пазов и перемещения к поверхности раздела пар-50 жидкость. Если в обычных пазах, покрытых сеткой, пузырьки пара, перемешаясь к поверхности раздела пир-жидкость, скапливаются под сеткой, образуя паровую прослойку, что приводит к отрыву 55 жидкости от сетки и резкому эаглубдению ее в паз, т,е. к осушению зоны испарения и выходу трубы иэ строя, то в пазах 6 с эагдубленной в них сеткой 9 режим кипения протекает спедуюшим образом: пузырьки, отрываясь от основа ния паза 6 и перемещаясь к поверхности раздела пар-жидкость, наталкиваются на заглубденный слой сетки 2, при этом отдают свое тепло (температура сетки 9 ниже температуры пара пузырька) металлической сетке 9 и схлопываются, т.е. конденсируются на сетке 9. Эффективная теплопроводность такой структуры выше, чем у пазов, покрытых сеткой. Возможен перенос тепла и без отрыва пузырьков от основания паза 6, т.е. пузырьки как бы пудьсируют, уведичиваясь в размере до соприкосновения с сеткой 9 и тут же схлопываются в результате конденсации на стеке 9. Затем процесс повторяется.

Этот случай имеет место при заглублении сетки 9 в пазы 6 на величину Ь, (0,8-0,9)Н. Система открытых каналов 10 при этом не перекрывается пузырьками, ее гидродинамика не нарушается, она не нарушается и при более развитом пузырьковом кипении, так как пузырьки вэтом случае перемещаются к вершинам пазов 6 вдоль сетки 9 и выходят иэ артерий 5 у боковых стенок пазов.

Аналогично происходит и при пульсациях тепловой нагрузки. При резком возрастании нагрузки пар образуется только в объеме артерии 5, не нарушая гидродинамику в открытых каналах 10, в результате чего труба продолжает работать в перегруженном режиме.

Максимальный эффект капиллярной вклад открытых каналов 10 в массоперенос уменьшается ввиду резкого уменьшения плошади их поперечного сечения. Таким образом, предлагаемая тепловая труба устойчиво и надежно работает в условиях пиковых тепловых нагрузок, 0

Ф ормула

6 изобретения

1. Тепловая труба, содержашая частично заполненный теплоносителем герметичный корпус с зонами испарения и конденсации и капиллярной структурой в виде артерий, образованных продольными пазами на внутренней поверхности корпуса, разделенными перемычками и перекрытыми металлической сеткой, о т л ич а ю ш а я с я тем, что, с целью по вышения теплопередаюшей способности и повышения эксплуатационной надежности при работе тепловой трубы в условиях пиковых. тепловых нагрузок, сетка выпол иена гофрированной, причем впадины гофр введены в пазы на величину h< (0,50,9)Н, где Н - глубина паза, с образованием открытых продольных каналов, имеюших поперечное сечение треугольной или трапециевидной формы с углом раскрытия о6 =(30-50) .

2.Трубапов, l,отличаю ш а я с я тем, что вершины гофр расположены над перемычками на расстоянии от них п = (0,5-1,5)H с образо 1 нием дополнительных замкнутых артерий, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Низкотемпературные тепловые тру бы для летательных аппаратов. Под ред.

Г. И, .Воронина, М., Машиностроение, 1976, с. 101.

2. Ивановский М. Н. и др. Технологические основы тепловых труб. М., Атомиздат, с. 26.

3. Ниэкотемпературные тепловые трубы для летательных аппаратов, Под. ред.

Г, И. Воронина M., Машиностроение, 1976, с. 115.

5 98343

Пример 1. Тепловая труба содержит частично заполненный теплоноси-. телем (ацетоном ) герметичный корпус

1 диаметром 18 мм из алюминиевого сплава АД1 длиной 0,5 м. На внутренней поверхности 7 корпуса 1 выполнена капиллярная структура 4 в виде системы артерий 5, образованных продольными пазами 6 прямоугольной формы (глубиной

0,8 мм, шириной 0,5 мм и с топшиной t0 перемычек 8-0,5 мм) на внутренней поверхности 7 корпуса 1 и металлической сеткой, 9 из проволоки диаметром 40 мкм с размером ячейки 56 мкм (материал сетки — нержавеюшая сталь). Внутри кор ts, пуса 1 выполнена дополнительно капилляр,ная структура в виде системы открытых продольных каналов 10, образованйых сеткой. 9, заглубленной в пазы 6 на величину, и =0,5 мм. Открытые продольные ка- щ налы 10 имеют поперечное сечение трапециевидной формы с углом. раскрытия

30 .

Пример 2. Тепловая труба отличается от тепловой трубы по примеру 1 д тем, что внутри корпуса 1 выполнена до полнительно капиллярная структура в ви де системы открытых продольных 0®

10, образованных двумя слоями сетки 9.

Нижний слой выполнен из сетки с разме- зо рами: диаметр проволоки 30 мкм, размер ячейки 40 мкм; верхний диаметр проволоки 40 мкм, размер ячейки 56 мкм.

Экономический эффект, получаемый в результате использования предложенной тепловой трубы,. возникает за счет повышения теплопередаюшей способности и повышения эксплуатационной надежности при работе тепловой трубы в условиях пиковых тепловых нагрузок.

983430

Составитель Ж. Можаева

Редактор П. Коссей Техред Е.баритончик Корректор А. Вэятко

Заказ 9886/45 Тираж 685 Подлисное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4