Теплопередающее устройство

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<111 989299

Союз Советскик

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 22.05.81 (21) 3292882/24«06 (Уф) М К 3 с присоединением заявки Но (23) Приоритет

F 28 D 15/00

Государственный комитет

СССР по ленам изобретений н открытий

Опубликовано 1501.83. Бюллетень йо 2

Дата опубликования описания 1501.83

f53)УДК 621 565.58 (088. 8) В.Н.Моторин, В.Н.Харченко, Ю.Ц.Куников,-: A,Н;Шущ ц и В,В.Аполлонов

/ (72) Авторы изобретения г

Московский лесотехнический инстйтут (71) Заявитель (54) ТЕПЛОПЕРЕДАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к теплопере" дающим устройствам, обеспечивающим равномерное распределение теплоносителя (рабочего тела) по всей площади нагрева, и может применяться для охлаждения, выравнивания температуры и устранения горячих пятен на нагреваемой поверхности, а также может быть использовано в космических объектах, доменных печах, и областях техники, где необходимо снимать тепловые потоки от различных источников нагрева.

Известны теплопередающне устройства, содержащие герметичный корпус с зонами испарения, транспорта и конденсации, фитиль, пропитанный теплом (1) .

Недостатком данных устройств является невозможность надежного обеспечения охлаждения нагреваемой поверхности от неравномерных и высокотемпературных источников нагрева по причине ограниченности капиллярного напора при перемещении рабочего тела из зоны конденсации к зоне испарения: наступает, .так называемое., ограничение тепловой мощности.

Известно также теплопередающее устройство, содержащее герметичный З0 корпус с капиллярной структурой в зоне испарения, ограничивающий паро» вую камеру, в которой расположен пористый элемент (2) .

Недостатками известного устройства являются невысокая удельная тепло» вая мощность и низкая эксплуатационная надежность при любой ориентации устройства в пространстве.

Цель изобретения — увеличение удельной тепловой мощности и повышение эксплуатационной надежности при любой ориентации устройства в пространстве.

Поставленная цель достигается тем, что корпус снабжен охлаждающей рубашкой, а капиллярная структура соединена с пористым элементом посредством капиллярных трубок с пористыми вкладышами, введенными внутрь этого элемента, причем последний снабжен охлаждающими трубками, соединенными с охлаждающей рубашкой и служащими фиксаторами положения элемента в центре паровой камеры.

Охлаждающая рубашка может быть снабжена нагревательными элементами.

Пористый элемент может иметь форму шара.

989299

На фиг. 1 изображено описываемое теплопередающее устройство) на фиг.2сечение A-A на фиг. 1> на фиг. 3 один из вариантов описываемого устройства с двумя поверхностями нагрева; на фиг. 4 — вариант соединения капил- 5 лярной трубки с капиллярной структурой зоны испарения; на фиг. 5 — вариант соединения капиллярной трубки с пористым элементом.

Теплонервдающве устройство содер- 10 жит герметичный корпус 1 с капиллярной структурой 2 в зоне испарения, ограничивающий паровую камеру 3, в которой расположен пористый элемент

4, при этом-корпус 1 снабжен охлажда-)5 ющей рубашкой 5, а капиллярная структура 2-соединена с пористым элементом 4 посредством капиллярных трубок б с пористыми вкладышами 7, введенными внутрь этого элемента 4, причем последний снабжен охлаждающими трубками 8, соединенными с охлаждающей рубашкой 5 и служащими фиксаторами положения элемента 4 в центре паро- вой камеры 3, охлаждающая рубашка 5 может быть снабжена нагревательными элементами 9.

Капиллярная структура 2 предвари- тельно пропитана рабочим тецлом (теплоносителем), например водой, ртутьюРО ацетоном, натрием и др., в зависимос" ти от снимаемого теплового потока.

Охлаждающие трубки 8 впаяны или впечены в пористый элемент 4, по ним . прокачивается .хладагент, например во-35 да. На охлаждающие трубки 8, находя.щиеся в паровой камере 3, надеты фитили 10, которые .плотно заделаны в пористый элемент 4 и от внутренней стенки охлаждающей рубашки 5 отделе- 4О ны зазором 11. На внутренней стенке охлаждающей рубашки 5 плотно закреплены нагревательные элементы 9 ° Кор пус 1 герметично и жестко соединен по периметру с охлаждающей рубашкой 45

5 через проставки 12, которые делят ве на герметичные секции 13 и 14, выполняющие роль подводных и отводных коллекторов для охлаждающей жидкости.

Конструкция описываемого устройства 5 позволяет иметь любое количество секций 13 и 14 в зависимости от снимае" мой тепловой мощности. Подвод и отвод охлаждающей жидкости осуществляется через входные 15 и выходные б патрубки. Капиллярная структура 2 закреплена с помощью крышки 17, являющейся поверхностью нагрева. устройство может иметь две поверхности нагрева, форма которых зависит от формы охлаждавмого объекта. Каниллярные вО трубки б герметично прикреплены к пластине 18, образуя между ней и капиллярной структурой 2 зазор 19. Пластина 18 жестко соединена с пористым элементом 4, например, совместным спе- 65 канием так, чтобы между ними сохранился зазор 20, который может быть выполнен сплошным или из отдельных секций, При креплении капиллярных трубок б на пластине 18 их нижние концы должны находиться в объеме зазора 20 (фиг. 5). Крепление капилляр ных трубок б можно осуществлять непосредственно в пористый элемент 4.

В этом случае зазоры 19 и 20 также должны быть сохранены. Верхние концы капиллярных трубок б сточены на конус и плотно входят в капиллярную структуру 2 или, например, заранее спечены совместно (фиг. 4 и 5). Для придания конструкции дополнительной жесткости в осевом направлении имеются технологические трубки 21, снабженные фитилями 22 по наружному контуру, которые могут также служить заправки пористого элемента 4 теплоносителем, для отбора давления или замера температур.

Описываемое теплопередающее устройство.работает следующим образом.

При отсутствии теплового потока пористый элемент 4, капиллярная структура 2, вкладыши 7, фитили 10 и 22, а также внутренние каналы трубок б пропитаны теплоносителем. При подводе теплового потока к поверхности нагрева крышки 17 теплоноситель в капиллярной структуре 2 начинает испаряться и охлаждать поверхность крыш" ки 17. Испарение рабочего тела в капиллярной структуре 2 вызывает ее осушение, которое происходит до тех пор, пока нв включатся в работу капиллярные трубки б. Трубки 6 начинают записывать капиллярную структуру

2 теплоносителем. Образовавшийся пар по зазору 19 и пространству между капиллярными трубками б поступает в паровую камеру 3 и заполняет ее. Так как пористый элемент 4 интенсивно охлаждается изнутри хладагентом охлаждающих трубок 8, его температура ниже температуры пара, что приводит к конденсации последнего на всей поверхности пористого элемента 4. Хладагвнт. поступает через входные патрубки 15, проходит в секции 13 и 14 и выходные патрубки 16. Поскольку описанный процесс связан со скрытой теплотой фазового перехода, можно так подобрать режимы течения хладагента, что температура пористого элемента 4 останется íà том уровне, при котором пар не сможет проникнуть в капиллярные трубки б и закупорить их, так как он раньше перейдет в жидкость.

Таким образом, пористый элемент 4 выполняет роль холодильника и резервуара для подпитки капиллярных трубок б, транспортирующих теплоноситель из зоны охлаждения (пористый элемент 4) к зоне нагрева (крышка 17) за счет дей. 989299 ствия капиллярных сил. Нормальная работа капиллярных трубок 6 в данной конструкции может быть обеспечена при условии, когда их внутренний диаметр MeHbLQB HeMeT e Tlop в пористом элементе 4. 5

Формула изобретения

1. 1еплопередающее устройство, со- 10

;держащее герметичный корпус с капиллярной структурой в зоне испарения, ограничивающий паровую камеру, в которой расположен пористый элемент, - отличающееся тем,что, сцелью; 5 увеличения удельной тепловой мощности и повышения эксплуатационной надежности при любой ориентации устройства в пространстве, корпус снабжен охлаждающей рубашкой, а капиллярная структура соединена-с пористым элементом посредством капиллярных трубок с пористыми вкладышами, введенными внутрь этого элемента, причем последний снабжен охлаждающими трубнами, соединенными с охлаждающей рубашкой и служащими фиксаторами поло-. жения элемента в центре паровой камеры.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что охлаждающая рубашка снабжена нагревательными элементами.

3. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что пористый элемент имеет форму шара.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Ивановский М.И. и др. Физические основы тепловых труб. М., Атомиздат, 1978, с. 26.

2. Патент CttlA Р 3613778, кл. 165-

105, опублик. 1969 °

989299 авиа 0

dug.5

Составитель Ж.Можаева

Редактор М.Дылын Техред Л.Пекарь Корректор Л. Бокшан

Эаказ 11101/55 Тираж 670 Подписное

BHHHGH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Ю Ь

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная, 4