Тепловой диод

 

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано для передачи тепла в одном направлении. Цель изобретения - повышение диодности тепловых диодов с пристеночной артерией. Диод содержит корпус, снабженный в зонах 2, 3 испарения и конденсации капиллярной структурой. В зоне транспорта расположена ловушка теплоносителя, выполненная в виде капиллярно-пористой набивки 4. В корпусе установлена пристеночная артерия , имеющая на участке зоны транспорта со стороны ловушки участок круглого поперечногб сечения, установленный с зазором по отношению к корпусу, в контакте с набивкой 4. На остальной части корпуса артерия может быть сегментовидной, в месте соединения ее участков расположен переходник 8. 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 F 28 0 15/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

«/

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4797759/06 (22) 01.03.90 (46) 15.03.92. Бюл. N. 10 (75) И.M.Áëèí÷åâñêèé (53) 621.565.58 (088,8) (56) Патент США

N 3461954, кл. 165-32, опублик, 1969.

Ивановский M.Н. и др. Технологические основы тепловых труб. М.: Атомиздат, 1980, с. 131, рис. 5.5г. (54) ТЕПЛОВОЙ ДИОД (57) Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано для передачи тепла в одном направлении. Цель изобретения — повышение диодности тепловых диоИзобретение относится к теплотехнике.

Известен тепловой диод (ТД), содержащий две пластины, тепло между которыми при прямом направлении теплового потока переносится . через соединенную с одной иэ пластин биметаллическую пружину, сйабженную контактным диском. Недостатком этого ТД является высокое термическое сопротивление при прямом потке, обусловленное наличием контактного соединения.

Известен также тепловой диод с зонами испарения,.транспортной и конденсации, содержащий корпус, снабженный в зонах испарения и конденсации капиллярной структурой, с блокированием поверхности нагрева жидкостью.

Недостаток этого. ТД вЂ” большая энергия саабатывания (количества тепла, переноси„„. Ж„„1719869 А1 дов с пристеночной артерией. Диод содержит корпус, снабженный в зонах 2, 3 испарения и конденсации кап иллярной структурой. В зоне транспорта расположена ловушка теплоносителя, выполненная в виде капиллярно-пористой набивки 4. В корпусе установлена пристеночная артерия, имеющая на участке зоны транспорта со стороны ловушки участок круглого поперечного сечения, установленный с зазором по отношению к корпусу, в контакте с набивкой 4. На остальной части корпуса артерия может быть сегментовидной, в месте соединения ее участков расположен переходник

8, 5 ил.

° аЭ мого через ТД от момента появления обратного потока до момента достижения заданной величины термического сопротивления; О при обратном потоке). 00

Наиболее близким к предлагаемому яв- Ойй ляется ТД с зонами испарения, транспорт- О ной и конденсации, содержащий корпус, снабженный язонах исоарения и конденсации капиллярной структурой и расположенную в нем лавушку теплоносителя, выполненную в виде капиллярно-пористой набивки.

Недостаток этого ТД вЂ” невысокие диодные свойства — обусловлен тем, что при использовании для переноса жидкости между участками капиллярной структуры (КС) зон испарения и конденсации пристеночной артерии при обратном потоке, даже если арте1719869

50

55 рия осушена, жидкость переносится в направлении к зоне подвода обратного потока тепла по угловым каналам. Для круглой артерии эти каналы образуются между ее наружной поверхностью и корпусом ТД, для сегментовидной — в зонах сопряжения дуги их хорды сегмента.

Цель изобретения — повышение диодности ТД.

Для этого ловушка расположена в транспортной зоне, а артерия на этом участке имеет со стороны зоны конденсации участок круглого поперечного сечения, установленный с зазором по отношению к корпусу, в контакте с капиллярно-пористой набивкой. . На фиг. 1 показан ТД, продольный разрез; на фиг. 2 — сечение по А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — сечение по Б-Б на фиг. 1; на фиг, 4 — сечение по В-В на фиг. 1; на фиг. 5— сечение по Г-Г на фиг. 1.

К корпусу 1 ТД тепло подводится в зоне

2, а отводится в зоне 3. На транспортном участке расположена капиллярная набивка

4 — ловушка для жидкости. КС выполнена в виде резьбовых канавок 5 и 6 на стенках корпуса в зонах испарения и конденсации.

Артерия в зоне конденсации и на части транспортной воны выполнена сегментовидной и образована с помощью прваренной к корпусу корытообразной вставки 7.

Капиллярный переходник 8 соединяет трубчатый участок 9 с сегментовидными участками, образованными с помощью корытообразных вставок 7 и 10. В зоне 2 артерия выполнена в виде капиллярно-пористой пластины 11. Переходник 8 служит для соединения двух участков разной формы: сегментовидного и круглого, Если пристеночную артерию слева от круглого участка выполнить также круглой и стем же внутренним диаметром, что и участка 9, то переходник 8 не нужен.

Соотношения между эффективными ка-пиллярными радиусами элементов капиллярной системы ТД соответствуют условиям

Г4 < Г7; Г4 <Г9; Г4 <Г10; Г4) Г11 K < Г11, (1) где rT, e и r10 — эффективные капиллярные радиусы участков артерии, образованных вставками 7 и 10 и трубкой 9;

l4 v5 и Г11 — эффективные капиллярные радиусы набивки 4, пластины 11 и резьбовых канавок 5.

При изготовлении ТД в него вводят такое количество теплоносителя, которого достаточно только для заполнения резьбовых канавок 5 и 6 и участков артерии (включая переходник 8 и" пластину 11). Обьем капиллярной набивки выбран из условия

V4 v7+ v9+ ч6, (2) где vQ —. суммарный объем резьбовых канавок 6, v7 и ч9 — объемы артерии на участках, образованных вставкой 7 и трубкой 9; ч4 — суммарный объем капиллярных каналов набивки 4.

ТД работает следующим образом.

В изотермическом режиме при рабочих температурах жидкость заполняет резьбовые канавки 5 и 6, набивку 4, пластину 11 и участок артерии под вставкой 10. Полость трубки 9 осушена полностью, а на участке под вставкой 7 жидкость содержится в угловых каналах у стыков хорды и дуги поперечного сечения сегмента, Радиус менисков в этих угловых каналах равен эффективному капиллярному радиусу набивки 4. Если после изотермического режима начинается режим обратного потока, то за счет подвода тепла к зоне 3 жидкость испаряется из резьбовых канавок 6, а образующийся пар конденсируется в зоне 2. Благодаря выполнению условий (1) и (2) жидкость из зоны 2 в зону 3 вернуться не может. В результате вся часть капиллярной системы слева от торца трубки 9, примыкающего к набивке 4, осушается. Термическое сопротивление ТД на этом режиме определяется сопротивлением осушенной части капиллярной системы и примыкающей к ней части корпуса ТД. При переходе от изотермического режима к прямому потоку жидкость испаряется из резьбовых канавок 5, а пар конденсируется в зоне 3. В начале режима прямого потока подпитка >кидкостыо канавок 5 производится за счет ее поступления из набивки 4 через, пластину 11. К моменту, когда заканчивается осушение набивки 4, участки артерии под вставкой 7 и трубка 9 заполняются жидкостью, и контур циркуляции теплоносителя в ТД замыкается, Технический эффект от использования изобретения заключается в улучшении диодных характеристик ТД. Улучшение обусловлено наличием в капиллярной системе

ТД трубчатого участка, установленного с зазором относительно корпуса ТД. Благодаря этому исключается возврат жидкости к зоне подвода обратного потока.

Формула изобретения

Тепловой диод с зонами испарения, транспорта и конденсации, содержащий корпус, снабженный в зонах испарения и конденсации капиллярной структурой, и расположенную в нем ловушку теплоносителя, выполненную в виде капиллярно-пористой набивки, отличающийся тем, что, с целью повышения диодности тепловых диодов с пристеночной артерией, ло1719869

Составитель И. Блинчевский

Редактор М:Васильева Техред М,Моргентал Корректор М.Пожо

Заказ 763 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 вушка расположена в зоне транспорта, а артерии на этом участке имеют со стороны зоны конденсации участок круглого поперечного сечения, установленный с зазором по отношению к корпусу, в контакте с капиллярно-пористой набивкой.