Теплопередающее устройство

 

ТЕПЛОПЕРЕДАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, содержащее гермети 1ный корпус с зоной нагрева в виде.пластины с пористым покрытием, имеющей канавки на внутренней поверхностл, размещенный в корпусе пористый фитиль с паровой камерой и каналами для пара, контактирующий с пористым покрытием пластины , и снабженный охлаждающими трубками , подсоединеннь1ми « расположенной в корпусерубашке охлс1Я дения, о тличающееся тем, что, с целью интенсификации теплообмена, пластина выполнена с выступами в ви де пирамид, образующих канавки и входящих своими вершинами в соответствующие выступы, выполненные в -фитиле , который снабжен дополнительными трубками, введенными -с зазором внутрь охла ждающих трубок, заглушенных с одного конца, а рубашк.а охлаждения снабжена двумя трубными доска (Л ми, в одной из которых закрепленыдополнительные трубки, а в другой, служащей стенкой паровой камеры незаглушенные каьииы охлаждающих трубок .

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

g(51) F 28 D 15/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПС ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3442506/24-06 (22) 24.05. 82 (46) 30.09.83. - Бюл. 9 36 (72) В.Н. Моторин, В.Н. Харченко, Ю.Ц. Куников, A È. Ивлютин, П.И.Быстров, В.Ф. Гончаров и Б.М. Захаров (53) 621.565.58(088.8) (56) 1. Дан П., Рей Д. Тепловые трубы. М., Энергия, 1978, с. 11.

2. РеЫ man К.Т. Noreen D.L Designe of Heat Pipe Looted Laser Mirrors

with an .inverted Meniscus Evaporator Wich. AIAA, 18-in Aегоspau

Seienus Meetinq. US, voP. 80, 9 0148, 1980, р-р. 1-6

3. авторское свидетельство СССР по заявке Р 3345597, кл. F 28 D 15/00, 1981. (54) (57) ТЕПЛОПЕРЕДАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, содержащее герметичный корпус с зоной нагрева в виде. пластины с пористым покрытием, имеющей канавки на

„„80„„1044945 А внутренней поверхности, размещенный в корпусе пористый фитиль с паровой камерой и каналами для пара, контактирующий с пористым покрытием пластины и снабженный охлаждающими трубками, подсоединенными к расположенной в корпусе рубашке охлаждения, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с .целью интенсификации теплообмена, пластина выполнена с выступами в виде пирамид, образующих канавки и входящих своими вершинами в соответствующие выступы, выполненные в фитиле, который снабжен дополнительными трубками, введенными с зазором внутрь охлаждающих трубок, заглушенных с одного конца, а рубашка охлаж- Q дения снабжена двумя трубными доска. ми, в одной из которых закреплены. дополнительные трубки, а в другой, служащей стенкой паровой камеры— незаглушенные ковала охлаждающих трубок.

1044945

Изобретение относится к теплопе редающим устройствам, обеспечивающим охлаждение нагреваемой поверхности за счет равномерного распределения теплоносителя (рабочего тела) по ее площади, и может быть использсвано В 5 областях техники, где необходимо снимать высокие тепловые потоки от различных источников, нагрева, например в доменных печах, электронной промт«ленности. 10

Известны теплопередающие устройства., содержащие герметичный корпус, ".ðoïHòàíI«ûé теплоносителем фитиль, зону нагрена, транспортную зону охлаждения (1 j.

Недостатками данных устройств является то, что они не обеспечивают устойчивой изотермичности охлаждаемой поверхности от неравномерных тепловых потоков, а также ненадежно работают при передаче высоких теп20 ловых потоков иэ-эа неравномерного поднода теплоносителя к нагреваемой поверхности, так как подвод теплоносителя к зоне нагрева.осущестнляется от периферии к центру.

Известно теплопередающее устройство, содержащее герметичный корпус, пропитанный теплоносителем фитиль, выполненный в ниде сквозной решетки„ образованной пересечением взаимно перпендикулярных ребер с увеличивающейся высотой и шириной ребра, зону нагрева, транспорта пара и зону конденсации. Зона нагрева выполнена на одном из торцон устройства н виде 35 тонкой пластины, кмеющей систему продольных каналов с противоположной от поверхности нагрева стороны. Со стороны каналон пластина жестко соединена с первым рядом ребер фитиля 40 так, что направление ребер на фиткле перпендикулярно направлению каналов на пластине Г2).

Указанное устройство имеет ряд

BBJlRcT 45 ся нера-.,витая поверхность каналов на пластине нагрева, выполненная в виде параллельных друг другу пазов,. и сложность технологии соединения конт ктируемых поверхностей пластины с фитилем. Контакт достигается их совместным спеканием, что ведет помимо усложнения технологии к нарушению капилл".рности как на пластине так и в фитиле. Это существенным образом уменьшает теплопередающую способность.55

Иэнест«;о также теплопередающее устройство, содержащее герметичный корпус с зоной нагрева н ниде пластин«1 с пористым покрытием, имеющей канавки на внутренней поверхности, 60 размещенный в корпусе пористый фитиль с паровой камерой и каналами для пара, контактирующий с пористым покрытием пластины и снабженный охлаждающими трубками, подсоединенными к расположенной н корпусе рубашке охлаждения (3 ).

Недостатком известного устройства является низкая интенсивность теплообмена.

Цель изобретения — интенсификация теплообмена.

Поставленная цель достигается тем, что в теплопередающем устройстве, содержащем герметичный корпус с зоной нагрева в виде пластины с ористым покрытием, имеющей канавки на внутрен ей поверхности, размещен— ный н корпусе пористый фитиль с паровой камерой и каналами для пара, контактирующий с пористым покрыткем и «астины и снабженный охлаждающими трубками, подсоединенными к расположенкой в корпусе рубашке охлаждения, пластина выполнена с выступами в виде пирамид, образующих канавки и входящих своими нершинамк в соответствующие выступы, выполненные в фитиле, который снабжен дополнительными трубками, введенными с зазором внутрь охлаждающих трубок, заглушенных с одного конца, а рубашка охлаждения снабжена двумя трубными досками, в одной из которых закреплены дополнительные трубки, а н другой, служащей стенкой паровой камеры — незаглушенные концы охлаждающих трубок.

На фиг.1 изображено теплопередающее устройство; на фиг.2 — пластина с каналами, образованными рядами пирамид (вид А на фиг.1); на фиг.3 соединение пирамид пластины с выступами фитиля и сквозные отверстия между выступами фитиля (узел I на фиг. 1) .

Теплопередающее устройство содержит герметичный корпус 1 с зоной нагрена н ниде пластины 2 с пористым покрытием, имеющей канавки 3 на внутренней .-«оверхности, размещенной в корпусе 1 пористый фитиль 4 с паровой камерой 5 и ка «ала ли б для пара, контактирующий с пористь«м покрытием пластины 2 и снабженный охлаждаю«ди«ли трубками 7, внешние поверхности которых покрыты пористым материалом

8, например напылены медью, трубки 7 подсоединены к расположенной н корпусе 1 рубашке охлаждения. Пластина

2 выполнена с выступами н ниде пирамид 9, образующих канавки 3 и входя— щих своими вершинами в соотнетстнующие выступы 10, выполненные н фитиле 4, который снабжен дополнительными трубками 11, нведеннымк с зазором внутрь охлаждающих трубок 7, заглушенных с одного конца, а руба"ка охлаждения снабжена двумя трубными досками 12 и 13, н одной из которых эакре;,лены дополнительные трубки 11, а в другой, служащей стенкой паровой камеры 5 — незаглушенные концы ох лаждающих трубок 7.

1044945

Пластина 2 жестко сое;.инена с корпусом 1, например, при помощи припоя 14, а сами вершины пирамид 9 введены в тело фитиля 4 (фиг.3). Фитиль 4 имеет между выступами 10 сквозные осевые каналы 6 (фиг.3),которые соединяют канавки 3 между пирамидами 9 (точнее пространство между ними с паровой камерой 5). Эту же роль выполняют и периферийные осевые каналы 15, которые получены как пространство между выступами 16 на теле фитиля 4. Выступы 16 плотно прилегают к внутренней поверхности корпуса 1. Паровая камера 5 выполнена в теле фитиля 4 и имеет поверх-, ность, форма которой способствует образованию вихрей в паре. С противоположной от выступов 10 стороны камера 5 закрыта трубной доской 12 и упирается на нее по периферии. Со стороны камеры 5 трубная доска 12 имеет поверхность, форма которой способствует уменьшению потерь давления пара от сил трения при движении. На торце фитиля 4, со стороны упора в доску 12, выполнены радиальные каналы 17 для соединения осевых каналов 15 с полостью паровой камеры 5. Корпус закрыт днищем 18. В днище 18 выполнен выходной коллектор 19 и приварены выходные штуцера 20 и

21. На фиг.1 показан входной коллектор 22, образованный между днищем

18 и доской 13. Другой коллектор 23 образован как пространство между доской 12 и доской 13. Для соединения выходных коллекторов 19 и 23 в корпусе 1 выполнены радйальные 24 и осевые 25 отверстия. Поверхности пирамид напылены медью (не показано) .

Для запитки устройства теплоносителем имеется технологическая трубка

26.

Тепловая труба работает следующим образом. При отсутствии теплового потока фитиль 4, плоские выступы

10 и покрытие 8 пропитаны теплоносителем. Считается, что им частично заполнено и пространство между пирамидами 9 по закону капиллярного эффекта. Если поверхности пирамид 9 покрыты пористым материалом с диаметром пор меньшим диаметра пор фи-.

-.èíÿ 4, то они также пропитаны теплоносителем. При подводе тепловой энергии к пластине 2 происходит ее нагрев и испарение рабочего тела с поверхностей пирамид 9. Образовав5 шийся пар через осевые отверстия 9, пространства между пирамидами 9 и

10, осевые каналы 15 и радиальные каналы 17 попадает в паровую камеру 5. Основная масса пара попадает в камеру 5 через отверстия 6 и создает в ней осевое движение пара. Часть пара попадает в камеру 5 через радиальные каналы 17 и создает в ней закрученный поток пара. С учетом геометрической формы внутреннего объема фитиля 4 и геометрической формы трубной доски 12 в паровой камере

5 возникает встречное вихревое движение, т.е. происходит турбулизация парового потока. Ввиду того, что камера 5, как и фитиль 4, охлаждаются хладагентом посредством трубок 7 охлаждения, происходит интенсивная конденсация пара на их поверхность.

Образовавшийся конденсат, точнее рабочее тело, эа счет действия капиллярных сил на поверхностях пористого материала пирамид 9, подтягивается из фитиля 4 и покрытия 8 к выступам

10, смачивает поверхности пирамид 9

30 и снова переходит в пар под действием теплового потока, подводимого к пластине 2. Охлаждение пластины 2 происходит за счет транспорта скрытой теплоты испарения рабочего тела

35 от нагреваемой поверхности к охлаждаемой поверхности фитиля 4.

Система охлаждения теплопередаю.-, щего устройства работает следующим образом. Через входной штуцер 21

4О хладагент, например вода, поступает во входной коллектор 22 и из него попадает в трубки 11. Далее вода через торцовые и осевые зазоры, образованные между трубками 7 и 17, поступает в выходной коллектор 19, 45 а через выходные штуцеры 20 уходит на сброс.

Экономический эффект, получаемый в результате использования предлагаемого теплопередающего устройства, 5О возникает за счет интенсификации теплообмена.

10 44945! б 7 фиг. 1 фиГ. Z

Составитель Ж. Можаева

Редактор Н. Стащишина Техред И.Метелева Корректор A. ПОвх

Тираж 672 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 7513/36

Филиал ППП Патент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4