Тепловая труба

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з F 28 D 15/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ.И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

М1", g

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4870068/06 (22) 01 10.90 (46) 30;06.92. Бюл. hh 24 (71) Институт тепло- и массообмена им. .А.B.Лыкова . .(72) Л.Л.Васильев и В.М;Богданов

{53) 621.565,58 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1128068, кл. F 25 8 15/06, 1983.

Авторское свидетельство СССР

М 454401, кл. F 28 О 15/02, 1971.

Авторское свидетельство СССР

N 1467355, кл, F 28 015/02, 1987.

„„5U, 174441 I A1 (54) ТЕПЛОВАЯ ТРУБА . (57) Использование: в охлаждающих устройствах, в том числе работающих от солнечной энергии. В корпусе вместе с конденсатором

4 и накопителем 5 установлен генератор-адсорбер 3. Конденсатор 4 и накопитель 5 снабжены капиллярными структурами 6, 7, Указанные структуры расположены с зазором по отношению друг к другу. Между ними установлена поперечная перегородка 9 из капиллярно-пористого материала. Накопитель5 расположен в холодильной камере 16.

1 з.п. ф-лы, 5 ил.

1744411

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано при разработке охлаждающих устройств, в том числе работающих от солнечной энергии, вторичных энергоресурсов и т.д, Известна адсорбционная холодильная установка, содержащая заполненный твердым адсорбентом генератор-адсорбер, в который введена конденсационная зона тепловой трубы, испарительная зона которой обогревается солнечной энергией.

Недостатком известной адсорбционной холодильной установки является сравнительно невысокая эффективность использования солнечной энергии.

Известна тепловая труба, содержащая покрытый капиллярной структурой корпус с зонами испарения и конденсации в его центральной части, отделенные по паровому пространству поперечными перегородками от торцовых частей, паровые полости, которые сообщены между собой и с баллоном инертного газа при помощи трубопроводов..

Недостатком известной тепловой трубы является сложность конструкции.

Известна также тепловая труба, содержащая корпус с последовательно расположенными накопителем, конденсатором, снабженными капиллярной структурой, причем капиллярная структура конденсатора расположена по отношению к генератору с зазором, а между накопителем и конденсатором установлена поперечная перегородка, контактирующая с капиллярной структурой конденсатора.

Недостатками данной тепловой трубы являются. низкая надежность ее работы, так как применены движущиеся детали — клапана, а также химическое взаимодействие бинарных смесей с корпусом трубы.

Цель изобретения — повышение надежности работы трубы в режиме холодильника при циклическом изменении направления теплового потока.

Указанная цель достигается тем, что генератор выполнен в виде замкнутой полости, образованной установленной с зазором по отношению к корпусу.перфорированной продольной перегородкой и заполеннной твердым адсорбентом, при этом поперечная перегородка выполнена из капиллярно-пористого материала, а капиллярная структура конденсатора расположена с зазором по отношению к капиллярной структуре накопителя, установленного в холодильной камере, причем при использовании солнечной энергии конденсатор снабжен экраном, а генератор выполнен в виде цилиндрической обечайки, с продольными гофрами.

На фиг.1 изображена тепловая труба с электроподогревом, общий вид и продольный разрез: на фиг,2 — сечение А — А на фиг.1; на фиг.3 — тепловая труба с солнечным подогервом, общий вид; на фиг,4 — сечение Б-Б на фиг,З; на фиг.5 — сечение  — В на фиг.3.

Тепловая труба включает в себя герметичный корпус 1, частично заполненный хладагентом 2, например этиловым спир10 том, и расположенные в нем испаритель с генератором-адсорбером 3 и размещенный под ним в общем корпусе 1 конденсатор 4, под которыми установлен накопитель 5 хладагента 2. Конденсатор 4 покрыт внутри капиллярной структурой 6, а внутренняя поверхность накопителя 5 — капиллярной структурой 7, причем между капиллярными структурами 6 и 7 имеется зазор 8. Между конденсатором 4 и накопителем 5 установлена перегородка 9, выполненная из капил20 лярно-пористого материала.

Генератор-адсорбер 3 заполнен твердым адсорбентом 10, например углеродволоконной тканью, фиксируемой

25 перфорированной вставкой 11. По одному из вариантов в генераторе-адсорбере 3 установлены электронагреватели 12 (фиг.1 и

5}. В этом случае на конденсаторе 4 с солнечной стороны установлен защитный экран 14, а около генератор-адсорбера 3— конденсатор 15.

Накопитель 5 охвачен теплоизолированной холодильной камерой 16. Необходимо отметить, что капиллярная структура 6 не примыкает к твердому адсорбенту 10, Капиллярные структуры 6, 7 и перегородка 9 могут быть выполнены методом спе40 кания или же из сетки или иных капиллярно-пористых материалов. В этом случае фиксация перегородки 9, которая для развития поверхности проницания выполнена в виде конуса, осуществляется тягой

17.

Тепловая труба работает следующим

45 образом

Включением электронагревателей 12 нагревают твердый адсорбент 10. При этом происходит десорбция (удаление) хладагента с поверхности твердого адсорбента, причем давление в генераторе-адсорбере 3 повышается. Пары хладагента перетекают в зону конденсатора 4, где конденсируются, насыщая жидким хладагентом капиллярную структуру 6, перегородку 9, причем как только перегородка 9 насыщается жидким хладагентом, прекращается поступление пэров хладагента в накопитель 5. В дальнейшем

2), В другом варианте генератор-адсорбер 3 выполняют с вертикальными гофрами 13 и

30 обогревают солнечной энергией (фиг,З, 4 и

1744411

10

30

40

55 конденсирующийся в конденсаторе 4 конденсат хладагента будет стекать с капиллярной структуры 7 в зону перегородки 9 и далее в накопитель 5. При этом необходимо, чтобы высота капиллярной структуры 6 была бы больше, чем высота капиллярного поднятия жидкости в капиллярной структуре 6.

После удаления хладагента из твердого адсорбента 10 нагреватели 12 выключают и начинается процесс охлаждения твердого адсорбента 10, например, за счет естественной конвекции или же путем принудительного обдува поверхности генератора-адсорбера 3. Давление в генераторе-адсорбере 3 падает и начинается процесс испарения жидкого хладагента сперва из капиллярной структуры 6 и из перегородки 9. После того, как структура 6 и перегородка 9 будут осушены, начинается испарение хладагента 2 в накопителе 5, который в этой стадии играет роль испарителя хладагента. Пары перетекают сквозь перегородку 9., так как пары в сухой перегородке

9 осушены и открыты для прохода пара, и адсорбируются на твердом адсорбенте 10. . Интенсификация процесса обеспечивается за счет испарения из капиллярно-пористого материала 7. Тепло на испарение хладагента 2 в накопителе 5 забирается из холодильной камеры 16, в которой понижается температура.

Количество твердого адсорбента 10 в генератор-адсорбере 3 выбирают таким, чтобы в нем в процессе адсорбции происходило бы поглощение всего хладагента, накопленного в накопителе 5, в капиллярной . структуре 6 и в перегородке 9.

Аналогично происходят процессы тепло- и массообмена в тепловой трубе, изображенной на фиг.З, 4 и 5, В указанной тепловой трубе тепло в стадии десорбции подводится за счет солнечного излучения к генератору-адсорберу 3. Выполнение генератора-адсорбера 3 с вертикальными гоф- 4 рами 13 позволяет повысить эффективность использования солнечного излучения, так как снижается интенсивность обратного излучения из впадин между гофрами 13. Подводимая мощность увеличивается также за счет использования концентратора 15.

Объем твердого адсорбента 10 и количество жидкого хладагента выбирают такими, чтобы обеспечить продолжительность стадии десорбции в течение светового дня, При этом эффективная конденсация паров в конденсаторе 6 обеспечивается за счет того, что он закрыт защитным экраном 14.

Также как и в конструкции, изображенной на фиг.1 и 2, в стадии десорбции пары сперва конденсируются на капиллярной структуре 6 и перегородке 9; а после их насыщения жидкостью последняя стекает за счет сил гравитации в накопитель 5. В ночное время испаритель 1 охлаждается эа счет естественной конвекции окружающего воздуха и начинается процесс адсорбции паоов хладагента твердым адсорбентом 10.

При этом происходит испарение жидкого хладагента сперва из капиллярной структуры 6 и перегородки 9, а после осушения перегородки 9 происходит перенос паров из накопителя 5 через поры перегородки 9 к твердому адсорбенту 10. За счет этого происходит отбор тепла из холодильной камеры

16. Интенсификация процесса охлаждения генератора-адсорбера 3 s ночное время происходит за счет развития теплообменной поверхности с помощью гофр 13.

Предлагаемая тепловая труба отличается упрощенной конструкцией и повышенной надежностью работы, так как отсутствуют движущиеся детали (клапана).

При этом обеспечивается работоспособность устройства как:от солнечной энергии, так и от других источников энергии (гаэ, электроэнергия и т.д.), а также уменьшена стоимость самой тепловой трубы, так как в качестве хладагента можно использовать не агрессивные жидкости (этиловый спирт и т.д.), Формула изобретения

1. Тепловая труба, содержащая корпус с последовательно расположенными накопителем, конденсатором, снабженными капиллярной структурой, причем капиллярная структура конденсатора расположена по отношению к генератору с зазором, а между накопителем и конденсатором установлена поперечная перегородка,. контактирующая с капиллярной структурой конденсатора, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности в работе в режиме холодильника при циклическом изменении направления теплового потока, генератор выполнен в виде замкнутой полости, образованной установленной с зазором по отношению к корпусу перфорированной продольной перегородкой и заполненной твердым адсорбентом, при этом поперечная перегородка выполнена из- капиллярно-пористого материала, а капиллярная структура конденсатора расположена с зазором по отношению к капиллярной структуре накопителя, установленного в холодильной камере, 2. Труба по п.1, о т л и ч а ю ща я с я тем, что, с целью обеспечения использования

1744411 солнечной энергии, конденсатор снабжен экраном. а генератор выполнен в виде ци-.

А-А линдрической обечайки с продольными гофрами.