Тепловая труба

 

Использование: системы охлаждения и термостатирования приборов и аппаратуры , теплообменники. Сущность изобретения: тепловая труба содержит корпус 1, на внутренней поверхности корпуса 1 выполнены продольные капиллярные канавки 2 Канавки 2 разделены ребрами 3 и 4. Ребра 3 и 4 имеют переменную по периметру корпуса 1 высоту. Между смежными высокими ребрами 3 расположено по крайней одно низкое ребро 4. 4 з.п. ф-лы. 8 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (s1)s F 28 D 15/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ фиг. /

1

Ъ (21) 4875111/06 (22) 29.10,90 (46) 15.06,92. Бюл. М 22 (71) Филиал Всесоюзного научно-исследовательского института электромеханики (72) А.Д.Лобанов, А.А.Яценко, М.Д.Парфентьев и В.И.Маркелов (53) 621.565.58(088.8) (56) Тепловые трубы/ Под ред. Шпильрайна

Э.Э., М,: Мир, 1972, с. 36 — 37, Дан П., Рей Д. Тепловые трубы,M.:

Энергия, 1979, с, 33 — 34, (54) ТЕПЛОВАЯ ТРУБА (57) Использование . системы охлаждения и термостатирования приборов и аппаратуры, теплообменники, Сущность изобретения: тепловая труба содержит корпус 1, на внутренней поверхности корпуса 1 выполнены продольные капиллярные канавки 2.

Канавки 2 разделены ребрами 3 и 4. Ребра

3 и 4 имеют переменную по периметру корпуса 1 высоту. Между смежными высокими ребрами 3 расположено по крайней одно низкое ребро 4. 4 з.п. ф-лы. 8 ил, ! и Î Ю ц

1 !

1740951

Изобретение относится к теплотехнике, а именно — к теплопередающим устройствам, и может быть использовано в теплообменниках и различных системах охлаждения и термостатирования.

Известна тепловая труба, содержащая частично заполненный теплоносителем корпус и капиллярную структуру на его внутренней поверхности.

Недостатки этой трубы являются низкая технологичность и сравнительно высокая стоимость, что обусловлено необходимостью отдельного изготовления корпуса и сетчатого цилиндра, введения последнего внутрь корпуса с натягом и закрепления посредством сварки.

Наиболее близким к предлагаемому является тепловая труба, содержащая продольные капиллярные канавки на внутренней поверхности, разделенные ребрами.

Недостатком этой трубы является сравнительно низкая теплопередающая способность, что обусловлено гидравлическим сопротивлением канавок и их низким капиллярным напором, а также значительным термическим сопротивлением трубы для потока тепла, отводимого при конденсации пара теплоносителя.

Цель изобретения — повышение теплопередающей способности тепловой трубы, Цель достигается тем, что в тепловой трубе, содержащей продольные капиллярные канавки на ее внутренней поверхности, разделенные ребрами, по крайней мере на части периметра трубы ребра выполнены с переменной по периметру высотой, причем между смежными высокими ребрами расположено по крайней мере одно низкое ребро.

Кроме того, высокие ребра могут быть.выполнены со средней толщиной, превышающей таковую у низких ребер. Высокие ребра могут быть выполнены со скругленными вершинами.

Для упрощения технологии изготовления при наличии между смежными высокими ребрами двух или более низких и выполнении канавок трапециевидными, ширина донной части у канавок, примыкающих к высоким ребрам, меньше, чем у канавок, расположенных между низкими ребрами.

Кроме того, низкие ребра могут быть выполнены с треугольным профилем поперечного сечения, На фиг,1 схематично изображена тепловая труба с трапециевидными ребрами, поперечное сечение; на фиг.2 — труба в зоне отвода тепла; на фиг.3 — то же, в зоне подвода тепла; на фиг.4 — то же, с ребрами, 5

55 имеющими скругленные вершины; на фиг.5 — то же, с ребрами из капиллярно-пористого материала; на фиг,6 — то же (плоский вариант трубы) с различными "фазами" мениска жидкого теплоносителя: на фиг.7 — то же, с чередованием высоких ребер через два низких; на фиг.8 — то же, с низкими ребрами треугольного профиля.

Тепловая труба содержит частично заполненный теплоносителем корпус 1 с продольными капиллярными канавками 2 на его внутренней поверхности, разделенными "разновысокими" ребрами 3, 4 и 5, из которых позицией 3 обозначены самые высокие ребра, 4 — самые низкие и 5 — с промежуточной высотой, Ребра размещены с изменением высоты по периметру корпуса

1 по заданному закону, например, с последовательным чередованием высоких и низких ребер 3 и 4 соответственно (фиг.1 — 5) или с размещением между смежными высокими ребрами 3 двух низких ребер 4 (фиг.7), или двух низких и расположенного между ними одного "промежуточного" ребра 5(фиг.6) Высокие ребра 3 могут быть выполнены со средней толщиной (усреднение по высоте ребра), превышающей таковую у низких ребер 4.

Кроме того, высокие ребра 3 могут быть выполнены со скругленными вершинами.

Высота низких и промежуточных ребер 4 и

5 может быть выбрана из условия, чтобы они были не ниже поверхности максимально прогнутого мениска некой гипотетической жидкости, идеально смачивающей материал ребер (зта жидкость — не обязательно теплоноситель). Этот мениск образован в любой из канавок 2 на более высоких ребрах, расположенных слева и справа от данного более низкого ребра, высота которого выбирается из указанного выше условия.

Изображенные пунктиром мениски 6 и 7 (фиг.6 и 7) являются именно такими, имеющими максимальную кривизну, Далее на чертежах позициями обозначены: 8 — паровой канал трубы; 9 — мениск жидкого теплоносителя в зоне отвода тепла (не показана);

10 — то же, в зоне подвода тепла (не показана); 11 — пленка конденсата теплоносителя в зоне отвода тепла при уменьшенной дозе заполнения трубы теплоносителем; 12— промежуточное. положение мениска, Труба имеет также зону транспорта (не показана).

Нэ части периметра ребра могут быть выполнены "обычными", т.е. одной высоты.

При выполненв низких и высоких ребер 4и3 соответственно трапециевидными (см. фиг.1) и при наличии двух и более низких ребер 4 (фиг.7), канавки 2, примыкающие к высоким ребрам 3, могут быть выполнены в донной

1740951

55 части более узкими, чем канавки 2, заключенные между низкими ребрами 4 (не показано). Низкие ребра 4 могут быть выполнены треугольного профиля (на фиг.8 пунктиром изображены возможные варианты профиля низкого ребра). Высокие ребра

3 также могут выполнены с треугольным профилем (не показано), Тепловая труба работает образом.

При подводе и отводе тепла в соответствующих зонах через трубу осуществляется тепло- и массоперенос с изменением агрегатного состояния теплоносителя, при этом в зоне отвода тепла и в зоне транспорта теплоносителем заполнены самые широкие канавки, образованные высокими ребрами 3, а высота мениска жидкости, максимальная в зоне отвода тепла (поз.9 на фиг.2, 6, 7), постепенно уменьшается, его прогиб в зоне транспорта увеличивается и перед зоной подвода тепла мениски касается более низких ребер 5 (или ребер 3) и

"разбивается" на большее число менисков в капиллярных канавках 2, что обеспечивает увеличение (примерно в 2 раза) капиллярного напора и соответствующее увеличение теплопередающей способности тепловой трубы за счет того, что в зонах отвода тепла и транспорта жидкость течет в широких и высоких канавках, при уменьшенной величине потерь на трение, и в то же время сохраняется высокий капиллярный напор, обусловленный мелкими канавками 2, вступающими "в работу" в зоне подвода тепла. Таким образом, предлагаемая труба является тепловой трубой с автоматически перестраивающимся мениском.

Конденсация пара на высоких ребрах 3 (фиг,4) также снижает термическое сопротивление тепловой трубы, а скругление вершин этих ребер способствует образованию выпуклой пленки конденсата и его закачке в канавки 2, Утолщение высоких ребер также снижает их термическое сопротивление.

Выполнение низких ребер 4 с треугольным профилем поперечного сечения позволяет снизить гидравлические потери при движении жидкости в капиллярных канавках 2.

5 Выполнение канавок 2, примыкающих к высоким ребрам 3, более. узкими в донной части позволяет унифицировать инструмент и упростить технологию изготовления тепловой трубы.

10 Таким образом, выполнение ребер с переменной по периметру высотой позволяет повысить теплопередающую способность тепловой трубы.

Формула изобретения

15 1. Тепловая труба, содержащая продольные капиллярные канавки на ее внутренней поверхности, разделенные ребрами, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения теплопередающей спо20 собности, по крайней мере на части периметра трубы ребра выполнены с переменной по периметру высотой; причем между смежными высокими ребрами расположено по крайней мере одно низкое ребро, 25

2. Труба по п,1, отличающаяся тем, что высокие ребра выполнены со средней толщиной, превышающей таковую у низких ребер.

30 3. Труба по п,1, отличающаяся тем. что высокие ребра выполнены со скругленными вершинами.

4. Труба по п.1, отличающаяся тем, что, с целью упрощения технологии изготов35 ления при наличии между смежными высокими ребрами двух и более низких и выполнении канавок трапециевидными, ширина донной части канавок, примыкающих к высоким ребрам, меньше, чем кана40 вок, расположенных между низкими ребрами.

5. Труба по п.1, отличающаяся тем, что низкие ребра выполнены с треугольным профилем поперечного сечения.

1740951

1740951

50

Составитель А Лобанов

Техред М.Моргентал Корректор А.Осауленко

Редактор А.Долинич

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2077 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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