Коаксиальная тепловая труба

 

(и) 609946 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено01.09.75 (21) 2169367/29-0 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (43) Опубликовано 05.06.78Бюллетень N > 1 (4Ь) Дата опубликования описания16.05.78 (5!) И. Кл. т. 28 D 15/00

Государственный комитет

Совета Министров СССР оо делам изобретений и открытий (53) УДК 621.565.. 58 (088.8 ) Ф. М. Черномуров, А. В. Спесивцев, Э. А. Шамро, В. Н. Галанцев, Ю. И. Наследков, О. A. Ряузов и В. В. Аличкин (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Норильский ордена Ленина горно-металлургический комбинат имени А. П„ Завенягина (54) КОАКСИАЛЬНАЯ ТЕПЛОВАЯ ТРУБА

Изобретение относится к теплопередаюшим устройствам, а именно — к тепловым трубам.

Известны коаксиальные тепловые трубы, содержащие корпус, частично заполненный рабочим телом и состоящий из .коаксиально расположенных герметичных цилиндров с капиллярно-пористым наполнителем на стенках, причем цилиндры соединены при помощи радиальных пористых ребер из диэлектрика1 щ например ориентированного стекловолокна, о отстоящих одно от другого на угол 30-45 .

По оси корпуса расположен тепловыделяюший источник для .передачи теплового потока в радиальном направлении, от центра к перифе щ рии. Ребра могут быть выполнены также в виде пакета пластин, установленных с зазором 0,8-1 мм, а а полости между цилиндрами помешены сетчатые трубчатые элементы, например из металла или диэлектрика QQ

Е11.

Однако такие тепловые трубы обладают недостаточной эффективностью теплопереноса, значительным гидравлическим сопротивлением и давлением внутри герметичной камеры. 25

Пель изобретения — интенсификация теплопереноса.

Поставленная цель достигается тем, что между тепловыделяющим источником и поверхностью корпуса с радиальными и торцовыми зазорами относительно них установлена коль= цевая камера, подсоединенная к линиям подачи и отбора хладагента и образующая в зазорах с тепловыделяющим источником и поверхностью корпуса циркуляционный контур для рабочего тела. Тепловыделяющий источник соединен со стенками камеры при помощи радиальных ребер. Поверхность тепловыделяющего источника и внутренние стенки камеры. могут быть выполнены профилированными, например гофрированными.

На фиг, 1 схематично показана описываемая коаксиальная тепловая труба в продольном разрезе; на фиг. 2 — разрез А-A фиг. 1; на фиг. 3 — тепловая труба при выполнении поверхности тепловыделяюшего источника гофрированной, поперечный разрез; нафиг. 4 тепловая труба при выполнении внутренних стенок камеры гофрированными, поперечный разрез.

609946

Коаксиальная тепловая труба содержит корпус 1, частично заполненный рабочим телом, и тепловыделяющий источник 2, размещенный по оси корпуса 1. Между тепловыделяюшим. источником 2 и поверхностью корпу- 5 са 1 радиальными 3 и 4 и торцовыми - 5 эазораии установлена кольцевая камера 6.

Кольцевая камера 6 подсоединена к линиям 7 и 8 подачи (вход) и отбора хладоагеНТа (выход) и образует внутри корпуса 1 10 в зазорах 3-5 циркуляционный контур для рабочего тел .

Тепловьщеляющий источник 2, образующий зону нагрева, соединен со стенками кольцевой камеры 6 при помощи радиальных ре- is бер 9.

В зависимости от решаемой задачи по пе.реносу тепла поверхности тепловыделяющего источника 2 или внутренние стенки камеры 6 могут быть выполнены профилирован- 20 ными, например гофрированными.

Коаксиальная тепловая труба работает следующим образом.

Под действием теплового потока от тепловыделяющего источника 2, расположенного 25 по оси корпуса. 1, часть рабочего тела в коль цевом радиальном зазоре 3 изменяет свое агрегатное состояние. Образующийся пар под действием архимедовых сил устремляется . вверх. и выталкивает рабочее тело, омывая ЗО и нагревая при этом стенки камеры по высоте. Рабочее тело под собствеНным весом через верхний торцовый зазор 5 попадает в кольцевой зазор 4, где частично охлаждается.

Пар конденсируется на стенках камеры 6, присоединенной к линиям 7 и 8 подачи и отбора хладоагента, по всей доступной для него поверхности и в виде конденсата смешивается с рабочим телом.

В кольцевом радиальном зазоре 3 двухфазная система ."пар- жидкость" имеет суммарную плотность ниже плотности рабочего тела в кольцевом радиальном зазоре 4, к тому же относительно охлажденного при контакте со стенками камеры 6, как с холодиль- 4 ником. Зто обстоятельство способствует создаданию направленной циркуляции рабочего тела по замкнутому контуру, обеспечивающей надежное охлаждение тепловыделяющего источника 2.

Нормальным режимом работы тепловой трубы следует считать непрерывное омывание рабочим телом всей нагреваемой поверхности камеры 6. Он обеспечивается подбором: щи55 рины кольцевого радиального зазора 3 (обычно 3-5 мм, но при больших тепловых hегоках и значительной протяженности тепловой трубы может быть увеличен до 10 мм), необходимой (не менее 1/3) высоты заполнения тепловой трубы рабочим телом; расходом охлаждающего агента. Эти параметры для оптимальной работы тепловой коаксиальной трубы определяются экспериментально.

Следует отметить возможность работы коаксиальной тепловой трубы при отклонении ее о оси от вертикали до 55 . Если источником тепла является движущаяся среда, например высокотемпературный газ, то коаксиальную тепловую трубу можно использовать и как транспортный канал, обладакмций высокой надежностью и повышенным споком службы, и как охлаждающее поток устройство. Охлаждающим агентом и рабочим телом может служить вода.

Надежность и длительность эксплуатации коаксиальной трубы обусловливают следующие факторы.

Поверхность кольцевой камеры 6, присо диненной к линиям 7 и 8 подачи и отборе хладоагента,в 1,8-2,2 раза больше по сравнению с площадью зоны нагрева, что обеспечивает отсутствие избыточного давления внутри тепловой трубы.

Аварийный выход иэ строя коаксиальной тепловой трубы (прогар) приведет к выбросу в рабочее пространство агрегата, элемен« том которого она является, лишь ограниченного и, как правило небольшого количества рабочего тела, а не всего проточного хлад агента (в промышленных условиях вероятнее всего воды). При этом расположенная внутри кольцевая камера будет выполнять роль обычного кессона.

Предлагаемая коаксиальная тепловая труба позволяет существенно интенсифицировать теплоперенос, т.е. повысить эффективность ее использования в качестве кессонированных гаЗоходов, например, в пирометаллургических агрегатах.

Формула изобретения

1. Коаксиальная тепловая труба, содержащая корпус, частично заполненный рабочим телом, и тепловыделяющий источник, размещенный по оси корпуса, о т л и ч а ю ш а я+ с я тем, что, с целью интенсификации теплопереноса, между тепловыделяющим источником и поверхностью корпуса с радиальными и торцевыми зазорами относительно иих установлена кольцевая камера, подсоединенная к линиям подачи и отбора хладоагента и образующая в зазорах с тепловыделяющим ис;точником и поверхностью корпуса циркуляционный контур для рабочего тела.

2. Труба по п. 1, о т л и ч а ю ш а яс я тем, что тепловыделяюший источник соединен со стенками камеры при помощи радиальных ребер.

609946

А-д

Фиг.2

Составитель А. Спесивцев

Редактор М. Васильева Техред,, М. Келемеш; Корректор В. Сердюк

Заказ 2993/29 Тираж 815 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, -35, фаушская наб., д. 4/5

Филиал ППП . Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

3. Труба по и. 1, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, поверхность тепловыделяющего источника выполнена профилированной, например гофрированной.

4, Труба по и. 1, о т л и ч а ю щ а я5 с я тем, что внутренние стенки камеры вы-. полнены профилированными, например гофрированными.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство l4 436964, кл. F 25 В 19/04. 1970.