Тепловая труба
ТЕПЛОВАЯ ТРУБА, содержащая частично заполненный теплоносителем герметичный корпус с зойями исПсфения и конденсации и адиабатической зоной между ними, фитиль, размещенный на стенках корпуса, и аккумулирующую капиля ярн5до структуру ,капилл:ярный потенциал которой ниже капиллярного потенциал фитиля , о тли ч а ю 14 с я тем, что, с целью повышения ттлопередающей мощности трубы, работающей в импуЛьснО-периодическом pem«ie, аккумулирующие капиляярйые структуры расположены в зонах испарения и конденсации и(или) в примыкающих к ним со стороны,.протиаоположной адиабатической зоне, участках корпуса , причем капиллярймй потенциал аккумулирующей структуры зоны испарения выше капиллярного потенциала аккумулирующей структуры зоны койдеНсации .
COIO3 СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ОПИСАНИЕ, ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ С33ИДЕТЕЛЫТЗУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ пО и306Ретениям и ОтнРытиям пРи п4нт: сссР 1 (21) 3214131/06 (22) 1.0.10.80 (46) 23.12.91. Бюл. Р 47 (72) В.В.Привезенцев, E.Â.Соловьев, Л.С.Кириллова и А.Т.Башук (53) 621.565.58(088.8) (56) Патент США М 3666005, кл. Р ?8 в 15/00, опубл.1972 ° Авторское свидетельство СССР и 659883, кл. F 28 D 15/00, 1977 . (54) (57) TEflJlOBAR ТРУБА, содержащая . частйчно заполненный теплоносителем герметичный корпус с зонами ис-. парения и конденсации и адиабатической зоной между ними, фитиль, размещенный на стенках корпуса, и Изобретение относится к теплопередающим устройствам и может. быть использовано в системах охлаждения .. оборудования, работающего в импульс-.. но-периодическом режиме, например, в системах терморегулирования радио=, электронного оборудования космических аппаратов. Известна тепловая труба., основанная на каскадном соединении отдель-,. ных секций. Недостатком устройства является его высокое термическое сопротивление, обусловленное перепадами тем«,, ператур в местах контактов секций, а также увеличение веса и сложности -изготовления конструкции. Известна также тепловая труба, в зоне конденсации которой имеется „,Я0„„1040888 A 1 2 аккумулирующую капиллярную структуру, капиллярный потенциал которой ниже капиллярного потенциала фитиля, о т л и ч а ю щ а: я с я тем, что, с целью повышения теплопередающей мощности трубы, работающей в импульсно-периодическом режиме, аккумулирующие капиллярйые структуры расположены в зонах.цспарения и конденсации и.(или) в прйиыкающих к ним со стороны, противоложной адиабатической зоне, участках корпуса, причем капиллярйый потенциал аккумулирующей структуры зоны.испарения выше капиллярного.потенциала аккумулирующей .структуры зоны кон денсации ° ЮЬ ° Ю аккумулирующая капиллярная структура. ЪавеЬ Поглощая избыток жидкости, аккумулирующая структура способст-. вует повышению коэффициента тепло+ отдачи в зоне конденсации. Однако теплопередающая мощность такой трубы мала, так как ограничена тран - ОО спортными возможностями Фитиля, до- О© ставля@щего жидкость из зоны конденсации в зону испарения. Цель изобретения - увеличение. теп-, лопередающей мощности .тепловых труб, работающих в импульсно-периодиче-. 4 ском режиме. Это достигается тем, что в тепловой трубе, содержащей частично заполненный теплоносителем герметичный кор-. пус с зонами испарения к конденсации 1040888 и адиабатической зоной между ними, фитиль, размещенный на стенках корпуса, и аккумулирующую капиллярную структуру, ка пиллярный потен циал которой ниже капиллярного потенциала Фитиля, аккумулирующие капиллярные структу-. ры, расположены в зонах испарения и конденсации и(или) в примыкающих к ним со стороны, противоположной адиабатической зоне, участках корпуса, причем капиллярный потенциал аккумулирующей структуры зоны испарения выше капиллярного потенциала аккуму-. лирующей структуры зоны конденсации. На Фиг.1 изображена тепловая труба с аккумулирующими структурами, расположенными в зонах испарения, конденсации и в примыкающих к ним зонах, на фиг.2 -,сечения А-А Фиг.1; на фиг. 3 - тепловая труба с аккумулирующими структурами в зонах испарения и конденсации, на фиг.4схема движения теплоносителя в paGoчий период в тегловой трубе с аккумулирующими структурами, Расположенными в участках, примыкающих к зонам испарения и конденсации, на h»r, схема движения теплоносителя в нера« бочий период. Тепловая труба содержит частично заполненный теплоносителем герметичный корпус 1 с зоной испарения 2, адиабатической зоной 3 и зоной конденсации 4. На стенках корпуса 1 размещены фитиль 5 и аккумулирующие капиллярные структуры 6 и 7, причем капиллярный потенциал аккумулирующей структуры 6 зоны испарения выше потенциала аккумулирующей структуры 7 зоны конденсации. Капиллярные потенциалы аккумулирующих структур 6 и 7 ниже потенциала Фитиля 5. Аккумулирующие структуры 6 и 7 выполнены в виде вставок и расположены в зонах 45 испарения 2 и конденсации 4 и (или) в примыкающих к ним участках корпуса 1. Расположенные в зонах испарения 2 и конденсации 4 аккумулирующие структуры 6 и 7 соединены с Фитилем 5 капиллярными перемычками 8. Аккумулирующие структуры могут иметь различное конструктивное исполнение. Наиболее простой вариант однородные, например спеченные, металловолокнистые или порошковые структуры, в них могут быть выполнены цилиндрические перфорации, которые являются дополнительными резервуарами,.аккумулирующими теплоносител ь. . Причем радиус перфораций в зоне испарения 2 должен быть меньше, чем в зоне конденсации 4. Аккумулирующие резервуары могут быть образованы системой пористых экранов, разделенных пористыми дистанционаторами или системой пористых экранов, между которыми расположена гофрированная сетка. Такая аккумулирующая структура образуется, например, при спиральном свертывании сетки с проложенными дистанционаторами или гофрированной сеткой. Тепловая труба работает следующим образом. Перед началом рабочего периода заполняют теплоносителем аккумулирующую структуру 6 зоны испарения 2 и фитиль 5. При этом аккумулирующая структура 7 зоны конденсации 4 свободна от теплоносителя. Давление жидкой Фазы теплоносителя ниже давления насыщения йа величину, определяемую капиллярным потенциалом структуры 7. При подводе мощности к тепловой трубе теплоноситель в зоне 2 испаряется, что приводит к понижению на данном участке капиллярного давления жидкости в фитиле 5. Та.к как. капиллярный потенциал. Фитиля 5 выше потенциала аккумулирующей структуры 6, теплоноситель под действием капиллярных сил поступает в Фитиль 5 зоны испарения преимущественно из структуры 6, расположенной рядом или непосредственно в зоне испарения 2. Паровая фаза теплоносителя направляется в зону 4, где конденсируется и собирается преимущественно в аккумулирующей структуре 7, расположенной рядом или непосредственно в зоне конденсации 4„ Таким образом в рабочий период теплоноситель расходуется из аккумулирующей структуры 6 и собирается в аккумулирующую структуру 7. В конце рабочего периода теплоноситель заполняет структуру 7, зоны конденсации и фитиль 5, а аккумулирующие резервуары структуры 6 осушены. Возврат теплоносителя осуществляется преимущественно в нерабочий период, когда тепловая труба не нагружена. Вследствие разности капиллярных потенциалов структур теплоноситель возвращается из аккумулирующей 1О4О888 структуры 7 зоны конденсации в аккумулирующую структуру 6 зоны испарения по фитилю 5. При этом аккумули- рующие резервуары структуры 6 заполняются. Время восстановления рабо-::, . тоспособности тепловой трубы зависит от ее длины, характеристик аккуму-. .. лирующих структур и пристенного.фитиля, а также количества аккумулирую-. 10 щего теплоносителя и его свойств ° Если продолжительность рабочего периода -Ф,, а нерабочего - <, .то в «л случае отсутствия массовых сил соот- . ношение между капиллярными потен- : 15 циалами („ и Q аккумулирующих структур зон испарения 2 и конденса-; ции 4 определяется следующим образФк где r, ), ) - теплота испарения, плотность и кинематическая .вязкость жидкой фазыЫ,: теплоносителя, ....: .. 25 Я вЂ” мощность тепловой трубы ; Ь вЂ” расстояние между аккумулирующими структура- ми, ЗО. К - коэффициент проницаемости, У - площадь поперечного сечения пристенного фитиля. 35 Капиллярный потенциал согласно определению выражается зависимостью: С = 2G cos g/PR (2) где — угол смачиваиия; R †. эффективный радиус пор, в которых аккумулируется теплоноситель (s случае исполнения аккумулирующих резервуаров в виде цилиндрических перфораций совпадает с радиусом перфораций) . Из соотношения (1) следует,.что чем больше разность капиллярных потенциалов между аккумулирующими структурами и меньше отношение продолжительности рабочего и нерабочего периодов, тем большую мощность и на большее расстояние способна передать тепловая труба. В связи с тем, что теплоноситель в рабочий период поступает в зону испарения 2 из аккумулирующей структуры 6, расположенной рядом или непосредственно в этой зоне, мощность тепловой трубы не связана с транспортными возможностями фитиля 5 и может быть велика даже при значительном удалении зоны конденсации. Следовательно, описываемая труба позволяет передать в импульсно-периодическом режиме работы существенно более высокую мощность, чем тепловые трубы обычной конструкции. Существенно уменьшаются высокогабаритные характеристики систем охлаждения . 10408888 1 04б800 T ðåï Л.Олийнмк Корректор М.Самборская : Редактор И.Ленина Заказ 466 „ ) Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по .изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Иосква, Ж 35, Раушская наб;, д. 4/5 е ееее Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина,101
