Газорегулируемая тепловая труба

 

1. ГАЗОРЕГУЛИРУЕМАЯ ТЕПЛОВАЯ ТРУБА с испарения и конденсации , содержащая корпус, в котором со стороны зоны конденсации установлен газовый резервуар, и трубчатую вставку, один конец которой расположен в газовом резервуаре , а второй - в паровом канале вне зоны конденсации,О т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения стабильности, в корпусе дополнительно установлена вторая трубчатая вставка, один конец которой сообщен с полостью первой вставки вне зоны конденсации, а второй выведен из корпуса через торец газового резервуара.. 2.Труба по п. 1, о т л и ча ющ а я с я тем, что обе вставки установлены соосно. 3.Труба по п. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что обе вставки выполнены за одно целое и по крайней мере одна из них имеет участок в форме спирали. Ш 4.Труба по пп. 1 и 3, о т л и ч а ю щ а я ,с я тем, что участки вставок, именяцие форму спирали, вне зоны кондеисащ1И и газового резервуара установлены в контакте со стенками корпуса.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

4(sl) F 28 D 15/00

М\ л

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 " -., 1

ИЬ л ь 3 А» . Й

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3521702/24-06 (22) 23.12.82 (46) 30.05.85. Бюл. И- 20 (72) А.Д.Лобанов, А.А.Парфентьева и M.Ä.Ïàðôåíòüåâ (71) Истринское отделение Всесоюзного научно-исследовательского института электромеханики (53) 621.565.58(088.8) (56) 1. Дан П., Рей Д. Тепловые трубы. М., "Энергия", 1979, с. 181.

2. "Тепловые трубы". Под ред.

Шпильрайна Э.Э., И., "Мир", 1972, с. 362, рис. 4д.

i (54) (57) 1. ГАЗОРЕГУЛИРУЕИАЯ ТЕПЛОВАЯ ТРУБА с зонами испарения и конденсации, содержащая корпус, в котором со стороны зоны конденсации установлен газовый резервуар, и трубчатую вставку, один конец которой расположен в газовом резервуа-. ре, а второй — в паровом канале вне

ÄÄSUÄÄ 1158847 А зоны конденсации, о т л и ч а ю— щ а я с я тем, что, с целью повышения стабильности, в корпусе дополнительно установлена вторая трубчатая вставка, один конец которой сообщен с полостью первой вставки вне зоны конденсации, а второй выведен из корпуса через торец газового резервуара.

2. Труба по п. 1, о т л и ч а ющ а и с я тем, что обе вставки установлены соосно.

3. Труба по п. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что обе вставки выполнены за одно целое и по крайней мере одна из них имеет участок в форме спирали, 4. Труба по пп. 1 и 3, о т л и— ч а ю щ а я,с я тем, что участки вставок, имеющие форму спирали, вне зоны конденсации и газового резервуара установлены в контакте со стенками корпуса.

1 11588

Изобретение относится к теплотехнике, в частности к тепловым трубам с регулируемой температуройисточника тепла.

Известна газорегулируемая тепловая труба, содержащая корпус с зонами испарения и конденсации и горячим газовым резервуаром, установленным в корпусе со стороны зоны испарения 11.

Однако данная труба характеризуется неустойчивостью работы, обусловленной возможностью попадания жидкого теплоносителя в горячий резервуар.

Известна газорегулируемая тепловая труба с зонами испарения и конденса ции, содержащая корпус, в котором со стороны зоны конденсации установлен газовый резервуар, и трубчатую вставку, один конец которой расположен в газовом резервуаре, а второй— в паровом канале вне зоны конденса-. ции Г22Недостатком известной трубы является ухудшение теплопередающих характеристик в процессе работы при сообщении газового резервуара с окружающей средой, что обусловлено утечками теплоносителя путем диффузии его паза ров через газовый резервуар в окружающую среду.

Цель изобретения — повышение стабильности.

Указанная цель достигается тем, что в газорегулируемой тепловой тру- З5 бе с зонами испарения и конденсации, содержащей корпус, в котором со стороны зоны конденсации установлен газовый резервуар, и трубчатую вставку, один конец которой расположен в газовом резервуаре, а второй — в паровом канале вне зоны конденсации, дополнительно установлена вторая трубчатая вставка, один конец которой сообщен с полостью первой встав45 ки вне эоны конденсации, а второй— выведен из корпуса через торец газового резервуара.

Причем обе вставки установлены соосно или выполнены за одно целое и по крайней мере одна из них имеет участок в форме спирали, который вне эоны конденсации и газового резервуара может быть установлен в контакте со стенками корпуса.

На фиг. 1 представлена предлагаемая труба с коаксиальным расположением вставок, общий вид; на фиг, 2 вариант выполнения вставок за одно целое, в форме спирали; на фиг. 3 вариант выполнения участков вс1авок в форме спирали в коаксиальной тепловой трубе; на фиг. 4 — вариант выполнения бесфитильной тепловой трубы.

Газорегулируемая тепловая труба содержит корпус 1 с зонами 2-4 испарения, конденсации и транспорта соответственно и газовым резервуаром 5, паровой канал 6, трубчатую вставку 7, один конец которой расположен в газовом резервуаре 5, а второй — в паровом канале 6 в зоне 2 испарения (фиг. 1-3) или в зоне 4 транспорта (фиг. 4), и дополнительную трубчатую вставку 8, одним концом сообщенную с полостью вставки 7, а вторым выведенную из корпуса 1 че-. рез торец газового резервуара 5.

Газовый резервуар 5 образован стенками корпуса 1 на его конце, противоположном зоне 2 испарения. Отношение длины 0 дополнительной вставки к ее гидравлическому диаметру d заключено в интервале 20 (0/d„< 2 10, где нижний предел обусловлен неэффективностью дополнительной вставки

8 при малых значениях пути, проходимого молекулами пара в процессе диффузии внутри этой вставки, а верхний предел — значительным возрастанием гидравлического сопротивления вставки 8 и соответствующим ухудшением характеристик регулирования.

Трубы (фиг. 1-3) снабжены фитилем

9, размещенным на части внутренней поверхности корпуса 1. Вставки 7 и

8 размещены соосно с зазором 10.

Вставка 7 прикреплена к стенкам корпуса 1 радиальными распорками 11 в виде стержней, а вставка 8 зафиксирована относительно стенок вставки 7 также радиальными вкладышами (не показаны).

Обе вставки 7 и 8 (фиг. 2-3, а на фиг. 4 — вставка 7) выполнены в форме спирали, причем на фиг. 2 и на фиг. 4 участки вставок 7 и 8 вне зоны 3 конденсации и газового резервуара 5 установлены в контакте с фитилем (фиг. 2) или с внутренней поверхностью корпуса (фиг ° 4). Вставки

7 и 8 в коаксиальной газорегулируемой тепловой трубе (фиг. 3) размещены в контакте с фитилем 9 на внчтренней цилиндрической стенке 12 корпуса 1 по обе стороны от витков ка3 1158 пиллярно-пористой артерии 13. Вставка 7 (фиг. 1) снабжена снаружи на ее

I торце в газовом резервуаре 5 кольцевым буртиком 14, причем отношение зазора между буртиком 14 и внутренней поверхностью резервуара 5 к внутреннему диаметру d последнего заключено н интервале

0,2 6 с 4025

d f g d

10 .де 6 — поверхностное натяжение, н/м, . ря — плотность жидкого теплоноси- 15 теля в интервале рабочих температур газового резервуара, кг/м 1

g — ускорение силы тяжести, м/с .

Нижний предел интервала обуслов20 лен тем, что при меньших значениях величины g/ с1 капли жидкого теплоносителя, которые могут образовывать ся на стенках резервуара и переходных режимах, попадают во вставку 7.

Верхний предел интервала обусловлен

:тем, что на периферии торцового участка резервуара 5 наименьшая концентрация пара и вход во вставку 7 целесообразно размещать именно в этой области газового резервуара

5 (иэ-за криволинейной формы парогазового фронта). Зазоры К, и с (фиг. 2-4) также заключены н указанном интервале.

Вставки 7 и 8 (фиг. 2-4) для повышения технологичности могут быть выполнены за одно целое (иэ одной трубчатой заготовки), и тогда условная граница между вставками может быть проведена на участке, наиболее 40 удаленном от газового резервуара 5.

Для повышения чувствительности регулирования прямая вставка 7 (фиг. 1) может быть выполнена расширяющейся в направлении газового резервуара 5 и иметь или коническую поверхность или цилиндрическую со ступенчатым увеличением радиуса.

Конец вставки 8, выведенный из корпуса 1, сообщен с окружающей средой (атмосферой) или с внешним газовым резервуаром (не показан) °

Гаэорегулируемая тепловая труба . работает следующим образом. При подводе и отводе тепла в

55 ,зонах 2 и 3 испарения и конденсации соответственно, через трубу осуществляется тепло- и массоперенос с изме847 4 нением агрегатного состояния теплоносителя. При изменении тепловой нагрузки граница пар-газ перемещается н зоне 3 конденсации в соответствующем направлении, что обеспечивает стабилизацию температуры зоны 2 испарения, причем регулирование осуществляется с высокой точностьн вследствие того, что газовый резервуар через встанки 7 и 8 сообщается с окружающей средой (атмосферой), где давление газа изменяется незначительно и весьма..медленно. Поскольку в газовом резервуаре 5 помимо неконденсирующегося газа присутствует также некоторое количество пара теплоносителя (его концентрация в стационарном режиме весьма мала), молекулы пара диффундируют внутрь вставки 7, проходят до ее противоположного конца и далее по вставке

8 выходят в окружающую среду. Вследствие большой длине 1 и сравнительно малому диаметру d дополнительной вставки 8- диффузионный поток молекул пара весьма мал. Кроме того, так как участки вставки 7 по мере их удаления от резервуара 6 входят в горячие зоны 4 и 2 транспорта и испарения соответственно, то вдоль вставки 7 возникает градиент температуры, направленный в сторону зоны испарения, и появляется поток молекул лара, обусловленный термодиффузией и являющийся встречным по отношению к потоку молекул, вызванному концентрационной диффузией, вследствие чего результирующий лоток пара теплоносителя через систему вставок 7 и 8 уменьшается.

Вследствие того, что в зоне 3 конденсации и в газовом резервуаре

5 вставки 7 и 8 устанонлены с зазором относительно холодных поверхностей тепловой трубы, предотвращается конденсация пара внутри вставок в переходных режимах работы трубы (обусловленных, например, нестационарными процессами внутри трубы при резких изменениях теплоной нагрузки)..

При необходимости вставки 7 и 8 могут не входить в зону 2 испарения, в этом. случае их концевой участок размещен в зойе 4 транспорта (фиг. 4). Вставки 7 и 8 могут быть выполнены иэ тонкостенных металлических трубок (иэ нержавеющей стали, меди и т.д.).

1158847

Qua. Г

Фиг,Я

pbz.4

Составитель В. Баранец

Редактор Н.Воловик Техред Л.Коцюбняк Корректор О.Билак

Заказ 3569/40 Тираж 623 Подписное

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

Таким образом, в газорегулируемых тепловых трубах различных конструкций как в фитильных (в том числе коаксиальных), так и в бесфитильных термосифонах, газовый резервуар

5 которых сообщается с окружающей средой, с помощью системы трубчатых вставок 7 и 8 могут .быть значительно уменьшены утечки теплоносителя в окружающую среду и, следовательно, улучшены характеристики тепловых труб, например стабильность рабочих параметров, теплопередающая способ5 ность, длительность работы и т.д.

В предлагаемой конструкпии могут быть применены практически любые, согласующиеся между собой материалы и теплоноснтели.