Тепловая труба

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

ОСИ ЮИ

РЕСПУБЛИК

А (1% (18

3(51) Р 28 )) 15/.00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И (ЛНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСНОМЫ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3597322/24-06 (22) 27.05.83 (46) 30.09.84, Бюл. Ф 36 (72) В.Л.Баранцевич, С.И.Опрышко, В.И.Орехов и С.Ю.Самарский (71) Истринское отделение Всесоюзного научно-исследовательского института электромеханики (53) 621.565.58(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 909554, кл. Р 28 3 .15/00, 1980.

2. Низкотемпературные тепловые трубы для летательных аппаратов. Под ред. Г.И.Воронина. М., "Машиностроение", 1976, с. 134. (5Ф) (57) 1. ТЕПЛОВАЯ ТРУБА с зонами испарения, транспорта и конденсации, .содержащая корпус с капиллярно-пористой структурой на внутренней поверхности и установленную в зоне транс- . порта диафрагму с центральным отверстием, перекрываемым с помощью клапан

t на, отличающаяся тем, что, с целью снижения инерционности и повышения теплопередающей способ-. ности, клапан выполнен в виде шарика из пористого материала, установ ленного с возможностью свободного перемещения между диафрагмой и торцом зоны конденсации, причем капиллярно-пористая структура на этом торце выполнена с эффективным диаметром пор, меньшим эффективного диаметра пор.материала шарика и большим эффективного диаметра пор капиллярно-пористой структуры на остальной поверхности корпуса.

2. Труба по п. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что шарик выполнен из материала с переменной пористос тью в радиальном направлении, увеличивающейся к центру.

3. Труба по пп..1 и 2, о т л ич а ю щ а я с я тем, что шарик выпол нен из металлорезины.

1116293

Изобретение относится к теплотехнике, в частности, к тепловым трубам, работающим в условиях знакопереиенных тепловых нагрузок.

Известна тепловая труба-диод с размещенным в зоне транспорта регулятором термического сопротивления в виде струйного резисторного диода, коктактнрующего с капиллярной структурой, причем струйный резисторный 10 диод выполнен диафрагиенного типа EU:

Недостатком такой трубы, является то, что ограниченное число циклов работы диафрагменного струйного диода снижает эксплуатационнуй надеж- 1$ кость тепловой трубы-диода в услови ях длительной эксплуатации. Кроме того, набор диафрагм создает дополнительное гидравлическое сопротивление паровому потоку, что снижает тенлопередающую способность тепловой трубы.

Известна также тепловая труба с зонами испарения, транспорта и конденсации, содержащая корпус с капил- 2 лярно-пористой структурой на внутре@ней поверхности и установленную в зоне транспорта диафрагму с центральным отверстием, перекрываеиым с помощью клапана (21.

36

Недостатком известной трубы является большая инерционность терморегулирования и сложность конструкции. Кроме того, для каждого конкретного температурного уровня работы трубы необходимы резные жидкости для заправки термобаплона, что существенно снижает область ее применения.

Цель изобретения — повышение теп"

40 лопередающей способности и снижение инерционности. укаэанная цель достигается тем, что в тепловой трубе с,зонами испарения, транспорта и конденсации, содержащей корпус с капиллярно-дористой структурой на внутренней поверхности и установленную в зоне транспорта диафрагму с центральным отвар@ткем, перекрываемым с помощью клапана., клапан выполнен в виде ша.ушка из пористого материала, уста.новленного с воэможностью свободного перемещения между диафрагмой и торцом зоны конденсации, причем капиллярно-пористая структура на этом горце выполнена с эффективным диаметром

*оу, меньшим эффективного диаметра пор материала шарика и большим эффективного диаметра пор капиллярнопористой структуры на остальной поверхности корпуса.

При этом шарик выполнен из материала с переменной пористостью .в радиальном направлении, увеличивающейся к центру, например, из металлорезины.

На фиг. 1 представлена конструкция тепловой трубы, на фиг. 2 — разрез А-Л на фиг. 1.

Г

Тепловая труба содержит частично эаполкенный теплоносителем герметичный корпус 1, выполненный из алюминиевого сплава АД1 длиной 0,5 м, диаметром 18 мм, с зонами испарения, 2 длиной 0,15 и, транспорта 3 длиной 0,3 м и конденсации 4 длиной 0 15 м.

На внутренней поверхности корпуса

1 размещена капиллярная структура 5.

В зоне транспорта 3 установлена ди- . афрагма 6 из того же алюминиевого (сплава АД1 в виде шайбы с отверстием .

7 диаметром 8 им и клапан в виде шарика 8, установленного с возможностью свободного перемещения между диафрагмой 6 и торцом 3 эоны конденсации.

Диаметр шарика близок к диаметру парового какала. Шарик выполнен из алюминиевых волокон сплава АК09 с эффективныи диаиетрои пор 0,6 ми, т.е.большим эффективного диаиетра пор капиллярной структуры 5, который составляет 0 5 мм. На торце 9 выполнена капиллярная структура тоже

as алюминиевых волокон сплава AR09, как и у шарика, но с эффективным . диаиетрои пор 0,55 мм, т.е. меньше эффективного диаметра пор шарика и больше эффективного диаметра пор ка-. пнллярной структуры на остальной поверхности корпуса.

В оптимальном варианте шарик 8 выполкен из материала переменной пористости, увеличивающейся в радиальном направлении от наружной поверхности к центру, т.е. эффективный диаметр пор увеличивается к центру и составляет в центре 0,7 им. В одном из вариантов шарик может быть выполнен as металлорезины.

Для исключения возможности закли" нивання шарика 8 в отверстии диафрагмы 6 должны быть выполнены следующие условия, прежде всего выраженные в соотношении диаметра отверстия 7 н диаметра шарика 8.; коничес1116

Л-Л

Э кая поверхность диафрагмы должна быть касательной к сферической поверхности шарика, при этом угол Ы при вершине конуса лежит в диапазоне

60 Й 2й «" 120, диаметр отверстия

7 диафрагмы 6 определяется из соотношения с о = 0,8 <ФЬЮ ЯМ aL где d - диаметр шарика. 1О

Известно, что в зоне конденсации в тепловых трубах в процессе работы скапливается вследствие перераспределения (MeHHcK заглубляется Ilo длине тепловой трубы) теплоноситель в ви- 1 де "лужи", а также вследствие частичной перезаправки. Эта "лужа" вносит существенный вклад в йолное термическое сопротивление тепловой трубы.

Роль компенсатора будет выполнять щ капнллярная структура на торце эоны конденсации и пористый шарик. А чтобы компенсационные емкости гибко реагировали на избыток жидкости в зависимости от ее количества, порис- 25 тость нх выполнена переменной, т.е. сначала заполняется капиллярная структура на торце 9, а затем (при увеличении "лужи") уже полость шарика 8, так как эффективный диаметр 30 его пор больше эффективного диаметра .пор капиллярной структуры. Кроме того такой закон изменения пористос- ти обеспечивает минимальные потери капиллярного напора при отборе жидкости из шарика и. капиллярной структуры иа торце 9.

Надежность работы клапана 8 повышается благодаря тому, что пористость его переменна в радиальном

:направлении, и так как она минимальна íà его поверхности, то и заполняются в первую очередь избытком теплоносителя поры на поверхности, т.е. шарик как бы покрывается пленкой (в общем случае слоем) жидкости и, в случае изменения эон испарения и

293 4 конденсации, "герметично",шерекрывает отверстие 7 в диафрагме 6.

Тепловая труба-диод работает следующим образом.

При подводе тепла к зоне испарения 2 теплоноситель испаряется, пар

его проходит в зону конденсации 4, смещая шарик 8 из пористого материала к торцу 9, и конденсируется на стенках icopnyca 1, далее по капиллярной структуре 5 под действием капиллярных снл теплоноситель транспортируется в зону испарения.2. Частично .конденсация происходит и на торце 3, и на поверхности шарика 8, но одновременно идет отбор теплоносителя из шарика и капиллярной структуры на торце 9 и осуществляется работа тепловой трубы по замкнутому цихлу.

При образовании и росте "лужи" весь избыток вбирается сначала порами капиллярной структуры на торце 9, а потом шариком 8, тем самым снижается термическое сопротивление в зоне конденсации 4. При смене зон испаре ния 2 и конденсации 4 теплоноситель начинает испаряться в зоне конденсации 4, и свободно перемещающийся шарик 8 увлекается потоком пара и переносится к диафрагме 6, йерекрывая. отверстие

7. Таким образом перекрывается тепловой поток в обратном направлении.

Предлагаемая конструкция эффективна в условиях отсутствия сил грави тации. Ресурс работы такого клапана практически не ограничен, надежность высокая. Таким образом, изобретение позволяет существенно снизить инерционность терморегулирования и температурный перепад по длине трубы, увеличить ресурс работы и повысить надежность как самой трубы, так и тех устройств и приборов, в которых эти трубы применяются. ВНЧЯПИ Заказ69 f 5/32

Тираж 630 Подписное филиал ППП Патент, r. ужгород, ул. Проектная, 4