Тепловая труба

 

ТЕПЛОВАЯ ТРУБА с зонами испарения , транспорта и конденсации, содержащая корпус с центральным паровым каналом и капиллйрной структурой на внутренней поверхности в виде продольных пазов с. покрытием из пористого материала, отличающаяся тем, что, с целью повышения ее теплопередагацей способности, покрытие выполнено переменной толщины , увеличивайщейся в направлении от торца паза к его устью от

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (11) 4(51

je

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПЖ (21) 3669834/24-06 (22) 05.12.83 (46 ) 23.01. 85. Бюл. У 3 (72 ) В. К. Шел ег, С. В. Конев, B.Á. Медведев и С.В. Денисевич

1 71) Белорусское республиканское научно-производственное объединение порошковой металлургии (53) 621.565.58(088.8) (56) !. Авторское свидетельство СССР

Р 709944, кл. F 28 D 15/00, 1978.

2. Патент CIIIA II - 3598177, кл. F 28 D 15/00, опублик. 1971. (54)(57) TEHJIOBAH ТРУБА с зонами испарения, транспорта и конденсации, содержащая корпус с центральным паровым каналом и капиллярной структурой на внутренней поверхности в виде продольных пазов с. покрытием из пористого материала, о т л и ч а ю— щ а я с я тем, что, с целью повышения ее теплопередающей способности, покрытие выполнено переменной толщины, увеличивающейся в направлении от торца паза к его устью от (О, l5О, 2 ) h до (О, 25-0, 3) h в зоне конденсации и до 0,5h в зонах транспорта и испарения, где h ширина паза, 11360

Изобретение относится к теплотехнике, в частности к теплоНередающим устройствам — тепловым трубам и теплообменникам на их основе, и может быfb использовано при охлаждении 5 оборудования в электротехнике, энергетике, химической технологии и других отраслях промышленности.

Известна тепловая труба, содержа, щая корпус с зонами испарения, транс-16 порта и конденсации, снабженный капиллярной структурой, выполненной в зоне транспорта в виде:пазов с покрытием из спеченного металлического порошка 11. 1S

Недостатком трубы является невысокая теплопередающая способность.

Известна тепловая труба с зонами испарения, транспорта и конденсации, содержащая корпус с централь- 20 ным паровым каналом и капиллярной структурой на внутренней .поверхности в виде продольных пазов с покрытием из пористого материала (2).

Недостатком известной тепловой 25 трубы является невысокая максимальная теплопередающая способность, объясняющаяся тем, что тепловой поток, в основном, расходуется на испарение жидкости с мапой поверхности, щ расположенной вблизи линии соприкосновения мениска жидкости с поверхностью трубы. Это ведет к увеличению термического сопротивления в зоне испарения ° В режиме раэвитorо пузь1рькового кипения в канавке не удается получить большие величины тепловых

° потоков из-за гладкой поверхности канавок.

Цель изобретения — увеличение ее теплопередающей способности тепловой грубы.

Поставленная цель достигается тем, что в тепловой трубе с зонами испарения, транспорта и конденсации, содержащей корпус с центральным паровым каналом и капиллярной структурой на внутренней поверхности в виде продольных пазов с покрытием иэ пористого материала, последнее выпол-.эо неко переменной толщины, увеличивающейся в направлении от торца паза к его устью . от (0,15-0,2)Ь до (0,25-0,3)h в зоне конденсации и до 0,5h в зонах транспорта и испарения, где Ь ширина nasa.

На фиг, 1 представлена тепловая труба в зоне конденсации, сечение;

03 3 на фиг. 2 — то же, в зонах транспорта и испарения.

Тепловая труба содержит корпус 1 с центральным паровым каналом 2 и капиллярной структурой на внутренней поверхности в виде пазов 3, снабженных покрытием 4 из пористого материала, выполненного переменной толщины, увеличивающейся в направлении от торца паза 5 к его устью 6 от .(0,15-0,2)h до (0,25-0,3)h в зоне конденсации и до 0,5h в зонах транспорта и испарения, где h ширина паза °

Тепловая труба работает следующим образом.

При подводе теплового потока к зоне испарения теппоноситель испаряется иэ покрытия 4, пары его перемещаются по каналу 2 в зону конденсации, где конденсируются и по капнллярной структуре теппоноситель вновь возвращается в зону испарения.

С целью уменьшения гидравлического сопротивления потоку теплоносителя пазы 3 необходимо не полностью запопнять пористым материалом. Для уменьшения свободной поверхности жидкости, соприкасающейся с потоком пара, пористое покрытие 4 в зонах испарения и транспорта тепловой трубы выполнено так, что оно смыкается в устье паза 3. Для увеличения поверхности конденсации пористое покрытие 4 в зоне конденсации тепловой трубы выполнено таким, как показано на фиг. 1, т. е. толщина пористого покрытия в устье паза 6 составляет

О, 15-0,2 ширины последнего.

Выполнение пористого покрытия на поверхности пазов, выполненного из металлического порошка, поз воляет в широких пределах регулировать величину удельной поверхности, изменяя размер и форму частиц порошка и пористости. Пористое покрытие на внутренней поверхности пазов позволяет увеличить коэффициент теплоотдачи в режиме кипения в два раза, что установлено в процессе экспериментов, проведенных на теппоносителе-дистиллированной воде. Толщина пористого покрытия должна быть не менее 0,15 ширины паза. В противном случае исчезает эффект увеличения коэф(ициента теплообмена. -«Увеличение толщины покрытия более 0,2 от ширины nasa приводит к уменьшению проходного се1136003 где о — ширина канавки.

Обеспечивать соприкосновение противоположных участков пористого покрытия в зоне конденсации нет необходимости, так как радиус мениска в этой зоне велик, и на поверхности пористого покрытия, как правило, будет появляться пленка жидкости.

Для предотвращения этого явления

10 необходимо обеспечить зазор мвкду двумя противоположными участками пористого покрытия не менее 0,4 от ширины паза. Превышение этой величины ведет к уменьшению поверхности кон15 денсации, в роли которой выступает пористое покрытие, служащее еще к тому же и капиллярным насосом для переноса теплоносителя в зону испарения. щ Лля экспериментального подтверждения выбора оптимальной тоЛщины пористого слоя на поверхности канавок изготовлены 5 тепловых труб. д Толщина пористого покрытия и значение максимального теплового потока тепловой трубы представлены в таблице.

Толщина пористого покрытия

Мак си мал ьный передаваеМай тепловой поток, Вт в устье паза зоне конденс в устье паза в зонах испарения и транспорта, мм на торце

nas а, мм ции, мм

0 5

0,2

0,1

О, 15

0,17

0,2

276

278

2?5

0 5

0 5

0 5

0,25

0,27

0,3

0 25

0 35

Таким образом, оптимальная толщина покрытия следующая: на торце паза

О, 15-0,2 от ширины паза; в устье 45 паза, в зоне конденсации 0,25-0,3 от ширины паза; в устье паза, в зо.нах испарения и транспорта 0,5 ширины паза.

В результате экспериментов уста- 50 новлено: общая максимальная мощность; достигнутая тепловой трубой с пазами, покрытыми сеткой, составляет 72 Вт, при плотности теплового потока 3,0 Вт/см2 и при перепаде 55 температур между стенкой зоны испарения и паром 10,5 К, что соответствует термическому сопротивлению чения паза, в результате чего резко возрастает гидравлическое сопротивление.

Оптимапьная ширина пазов колеблется в пределах 0,3-0,6 мм (среднее значение 0,45), т.е. толщина пористого покрытия составляет 63-90 мкм.

Такое покрытие позволяет интенсифицировать теппообмен и вместе с тем увеличивает максимальную теплопередающую способность тепловой трубы.

Увеличение толщины пористого покрытия в устье пазов приводит к уменьшению эффективного радиуса капилляров в зоне испарения, что также позволяет увеличить максимальную теплопередакицую способность.

Толщина пористого покрытия в зоне испарения должна быть такой, чтобы его противоположные участки соприкасались, так как только в этом случае обеспечивается максимальный капиллярный напор

26cos 9 6 cos 0

LP = ))

11ОР

0 5 192

О, 13 К/Вт; максимальный передаваемый тепловой поток, достигнутый тепловой трубой с пористым покрытием, составляет 278 Вт при плотности теплового потока 11,6 Вт/см2и при перепаде температур.. между стенкой эоны испарения и паром 18 ° 5 К, что соответствует термическому сопротивлению

0,07 К/Вт.

Теплопередающая: способность тепловой трубы по сравнению с известной увеличилась более чем в 3 раза, а термическое сопротивление в зоне испарения уменьшилось почти в два раза.

1136003

Закаэ l0270/29 Тираж 623

ВНИИПИ Государственного коьжтета СССР по делам иэобретений и открытий

ll3035р Иосквау Ж-35р Раушская наб,, д. 4/5

Подпи сно е

Филиал ППП "Патент", г. Уз город, ул. Проектная, 4

Составитель С. Бугорская

Редактор Е. Лушникова Техред М.Надь Корректор M.Äeì÷èê