BRPI0416000B1 - METHOD FOR PRODUCING AN EVAPORATOR - Google Patents

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BRPI0416000B1
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BR
Brazil
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barrier wall
liquid
evaporator
wick
heat
Prior art date
Application number
BRPI0416000-2A
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Portuguese (pt)
Inventor
Edward J. Kroliczek
James Yun
Michael Nikitkin
David A. Wolf
Original Assignee
Swales & Associates, Inc.
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Publication date
Application filed by Swales & Associates, Inc. filed Critical Swales & Associates, Inc.
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
    • F28D15/02Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
    • F28D15/04Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes with tubes having a capillary structure
    • F28D15/043Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes with tubes having a capillary structure forming loops, e.g. capillary pumped loops
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2275/00Fastening; Joining
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Abstract

"método para produzir um evaporador". um método para produzir um evaporador inclui orientar uma parede de barreira de vapor, orientar uma parede de barreira de líquido e posicionar uma mecha entre a parede de barreira de vapor. a parede de barreira de vapor é orientada de modo que uma superfície absorvedora de calor da parede de barreira de vapor defina pelo menos uma parte de uma superfície externa do evaporador. a superfície externa é configurada para receber calor. a parede de barreira de líquido é orientada adjacente à parede de barreira de vapor. a parede de barreira de líquido tem uma superfície configurada para confinar líquido. um canal de remoção de vapor é definido em uma interface entre a mecha e a parede de barreira de vapor. um canal de fluxo de líquido é definido entre a parede de barreira de líquido e a mecha primária."method for producing an evaporator". One method for producing an evaporator includes orienting a vapor barrier wall, orienting a liquid barrier wall and positioning a wick between the vapor barrier wall. the vapor barrier wall is oriented such that a heat absorbing surface of the vapor barrier wall defines at least a portion of an external evaporator surface. The outer surface is configured to receive heat. The liquid barrier wall is oriented adjacent to the vapor barrier wall. The liquid barrier wall has a surface configured to confine liquid. A vapor removal channel is defined at an interface between the wick and the vapor barrier wall. A liquid flow channel is defined between the liquid barrier wall and the primary wick.

Description

“MÉTODO PARA PRODUZIR UM EVAPORADOR” REFERÊNCIA A PEDIDOS RELACIONADOS“METHOD TO PRODUCE AN EVAPORATOR” REFERENCE TO RELATED REQUESTS

Este pedido reivindica o benefício do Pedido Provisório U.S. 60/514.670, depositado em 28 de outubro de 2003. Este pedido é uma continuação parcial do Pedido U.S. 10/676.265, depositado em 2 de outubro de 2003, que reivindicou prioridade para o Pedido U.S. 60/415.424, depositado em 2 de outubro de 2002. Este pedido é também uma continuação parcial do Pedido U.S. 10/694.387, depositado em 28 de outubro de 2003, que reivindicou prioridade para o Pedido Provisório U.S. 60/421.737, depositado em 28 de outubro de 2002. Este pedido é também uma continuação parcial do Pedido U.S. 10/602.022, depositado em 24 de junho de 2003, que reivindica o benefício do Pedido Provisório U.S. 60/391.006, depositado em 24 de junho de 2002 e é uma continuação parcial do Pedido U.S. 09/896.561, depositado em 29/06/01, que reivindica o benefício do Pedido Provisório U.S. 60/215.588, depositado em 30/06/2000. Todos estes pedidos são incorporados aqui por referência.This order claims the benefit of US Provisional Order 60 / 514,670, filed on October 28, 2003. This order is a partial continuation of US Order 10 / 676,265, filed on October 2, 2003, which claimed priority for US Order 60 /415,424, filed on October 2, 2002. This order is also a partial continuation of US Order 10 / 694,387, filed on October 28, 2003, which claimed priority for Provisional Order US 60 / 421,737, filed on October 28 2002. This order is also a partial continuation of US Order 10 / 602.022, filed on June 24, 2003, which claims the benefit of US Provisional Order 60 / 391.006, filed on June 24, 2002 and is a partial continuation of US Application 09 / 896,561, filed on 6/29/01, which claims the benefit of US Provisional Order 60 / 215,588, filed on 6/30/2000. All of these requests are incorporated by reference here.

CAMPO TÉCNICOTECHNICAL FIELD

Esta descrição refere-se a sistemas de transferência de calor e métodos de manufaturar os sistemas de transferência de calor.This description refers to heat transfer systems and methods of manufacturing heat transfer systems.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃOBACKGROUND OF THE INVENTION

Os sistemas de transferência de calor são usados para transportar calor de um local (a fonte de calor) para outro local (o dissipador térmico). Os sistemas de transferência de calor podem ser usados em aplicações terrestres ou extraterrestres. Por exemplo, os sistemas de transferência de calor podem ser integrados por equipamento de satélite, que opere dentro de ambientes de gravidade zero ou baixa-gravidade. Como outro exemplo, os sistemas de transferência de calor podem ser usados em equipamento eletrônico, que com frequência requer resfriamento durante operação.Heat transfer systems are used to transport heat from one location (the heat source) to another location (the heat sink). Heat transfer systems can be used in terrestrial or extraterrestrial applications. For example, heat transfer systems can be integrated by satellite equipment, which operates within zero or low gravity environments. As another example, heat transfer systems can be used in electronic equipment, which often requires cooling during operation.

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Os tubos de aquecimento em circuito fechado (LHPs) e os circuitos fechados bombeados por capilaridade (CPLs) são sistemas passivos de transferência de calor de duas fases. Cada um inclui um evaporador termicamente acoplado à fonte de calor, um condensador termicamente 5 acoplado ao dissipador térmico, fluido que escoa entre o evaporador e o condensador e um reservatório de fluido para expansão do fluido. O fluido dentro do sistema de transferência de calor pode ser referido como o fluido de trabalho. O evaporador inclui uma mecha primária e um núcleo que inclui uma passagem de fluxo de fluido. O calor adquirido pelo evaporador é 10 transportado para e descarregado pelo condensador. Estes sistemas utilizam pressão capilar desenvolvida em uma mecha de poros finos dentro do evaporador, para promover a circulação do fluido de trabalho do evaporador para o condensador e de volta para o evaporador. A característica distintiva primária entre um LHP e um CPL é o local do reservatório do circuito, que é 15 usado para armazenar fluido em excesso deslocado do circuito durante operação. Em geral, o reservatório de um CPL é localizado remotamente do evaporador, enquanto o reservatório de um LHP é co-localizado com o evaporador.Closed circuit heating tubes (LHPs) and capillary pumped closed circuits (CPLs) are passive two-phase heat transfer systems. Each includes an evaporator thermally coupled to the heat source, a thermally condenser 5 coupled to the heat sink, fluid flowing between the evaporator and the condenser, and a fluid reservoir for expanding the fluid. The fluid within the heat transfer system can be referred to as the working fluid. The evaporator includes a primary wick and a core that includes a fluid flow passage. The heat acquired by the evaporator is transported to and discharged by the condenser. These systems use capillary pressure developed in a fine pore lock inside the evaporator, to promote the circulation of the working fluid from the evaporator to the condenser and back to the evaporator. The primary distinguishing feature between an LHP and a CPL is the location of the circuit reservoir, which is used to store excess fluid displaced from the circuit during operation. In general, a CPL reservoir is located remotely from the evaporator, while an LHP reservoir is co-located with the evaporator.

SUMÁRIOSUMMARY

Em um aspecto geral, um método para produzir um evaporador inclui orientar uma parede de barreira de vapor e posicionar uma mecha entre a parede de barreira de vapor e a parede de barreira de líquido. A parede de barreira de vapor é orientada de modo que uma superfície absorvedora de calor da parede de barreira de vapor defina pelo menos uma 25 parte de uma superfície extema do evaporador. A superfície externa é configurada para receber calor. A parede de barreira de líquido é orientada adjacente à parede de barreira de vapor. A parede de barreira de líquido tem uma superfície configurada para confinar líquido. Pelo menos um de orientar uma parede de barreira de vapor, orientar uma parede de barreira de líquido e posicionar a mecha inclui definir um canal de remoção de vapor em uma interface entre a mecha e a parede de barreira de vapor. Pelo menos um de orientar uma parede de barreira de vapor, orientar uma parede de barreira de líquido e posicionar a mecha inclui definir um canal de fluxo de líquido entre a parede de barreira de líquido e a mecha primária.In a general aspect, a method for producing an evaporator includes orienting a vapor barrier wall and positioning a wick between the vapor barrier wall and the liquid barrier wall. The vapor barrier wall is oriented so that a heat absorbing surface of the vapor barrier wall defines at least a part of an outer surface of the evaporator. The outer surface is configured to receive heat. The liquid barrier wall is oriented adjacent the vapor barrier wall. The liquid barrier wall has a surface configured to contain liquid. At least one of orienting a vapor barrier wall, orienting a liquid barrier wall and positioning the wick includes defining a vapor removal channel at an interface between the wick and the vapor barrier wall. At least one of orienting a vapor barrier wall, orienting a liquid barrier wall and positioning the wick includes defining a liquid flow channel between the liquid barrier wall and the primary wick.

As implementações podem incluir um ou mais dos seguintes aspectos. Por exemplo, o método pode também incluir formar a parede de barreira de vapor e formar a parede de barreira de líquido. Formar a parede de barreira de vapor pode incluir formar a parede de barreira de vapor em um formato planar e formar a parede de barreira de líquido pode incluir formar a parede de barreira de líquido dentro de um formato planar. Formar a parede de barreira de vapor pode incluir formar a parede de barreira de vapor em um formato anular e formar a parede de barreira de líquido pode incluir formar a parede de barreira de líquido em um formato anular.Implementations can include one or more of the following aspects. For example, the method may also include forming the vapor barrier wall and forming the liquid barrier wall. Forming the vapor barrier wall can include forming the vapor barrier wall in a planar shape and forming the liquid barrier wall can include forming the liquid barrier wall within a planar shape. Forming the vapor barrier wall can include forming the vapor barrier wall in an annular shape and forming the liquid barrier wall can include forming the liquid barrier wall in an annular shape.

Posicionar a mecha pode incluir contrair por calor a mecha na parede de barreira de vapor. Posicionar a mecha pode incluir contrair por calor a parede de barreira de líquido da mecha.Positioning the wick may include heat contracting the wick on the vapor barrier wall. Positioning the wick can include contracting the liquid barrier wall of the wick by heat.

Posicionar pode incluir posicionar a mecha entre a parede de barreira de vapor e a superfície de confinamento de líquido da parede de barreira de líquido.Positioning may include positioning the wick between the vapor barrier wall and the liquid containment surface of the liquid barrier wall.

O método pode também incluir orientar um sub-resfriador adjacente à parede de barreira de líquido. Orientar o sub-resfriador pode incluir contrair por calor o sub-resfriador sobre a parede de barreira de líquido.The method may also include orienting a sub-cooler adjacent to the liquid barrier wall. Orienting the sub-chiller may include heat-contracting the sub-chiller over the liquid barrier wall.

O método pode incluir atacar eletroquimicamente, usinar ou atacar fotoquimicamente o canal de remoção de vapor dentro da parede de barreira de vapor. O método pode incluir embutir o canal de remoção de vapor dentro da mecha.The method may include electrochemically attacking, machining or photochemically attacking the vapor removal channel within the vapor barrier wall. The method may include embedding the vapor removal channel within the wick.

O método pode também incluir formar a parede de barreira de vapor enrolando-se um material de barreira de vapor em um formato cilíndrico e selar as bordas de união do material de barreira de vapor. O método pode incluir formar a parede de barreira de líquido enrolando-se um material de barreira de líquido em formato cilíndrico e selar as bordas de união do material de barreira de líquido.The method may also include forming the vapor barrier wall by wrapping a vapor barrier material in a cylindrical shape and sealing the joining edges of the vapor barrier material. The method may include forming the liquid barrier wall by wrapping a liquid barrier material in a cylindrical shape and sealing the joining edges of the liquid barrier material.

Orientar a parede de barreira de líquido pode incluir contrair por calor a parede de barreira de líquido.Orienting the liquid barrier wall may include heat contracting the liquid barrier wall.

O método pode incluir formar a parede de barreira de líquido e atacar fotoquimicamente o canal de fluxo de líquido dentro da parede de barreira de líquido.The method may include forming the liquid barrier wall and photochemically attacking the liquid flow channel within the liquid barrier wall.

Em outro aspecto geral, um método para produzir um evaporador inclui orientar uma parede de barreira de líquido tendo um formato anular, orientar uma parede de barreira de vapor tendo um formato anular coaxialmente com a parede de barreira de líquido e posicionar uma mecha entre a parede de barreira de líquido e a parede de barreira de vapor, a mecha sendo coaxial com a parede de barreira de líquido.In another general aspect, a method for producing an evaporator includes orienting a liquid barrier wall having an annular shape, orienting a vapor barrier wall having an annular shape coaxially with the liquid barrier wall and positioning a wick between the wall of the liquid barrier and the vapor barrier wall, the wick being coaxial with the liquid barrier wall.

As implementações podem incluir um ou mais dos seguintes aspectos. Por exemplo, o método pode incluir formar a parede de barreira de vapor e formar a parede de barreira de líquido.Implementations can include one or more of the following aspects. For example, the method may include forming the vapor barrier wall and forming the liquid barrier wall.

Posicionar a mecha pode incluir contrair pelo calor a mecha na parede de barreira de vapor. Posicionar a mecha pode incluir contrair por calor a parede de barreira de líquido na mecha. Posicionar pode incluir posicionar a mecha entre a parede de barreira de vapor e uma superfície de confinamento de líquido da parede de barreira de líquido.Positioning the wick may include contracting the wick on the vapor barrier wall by heat. Positioning the wick may include heat contracting the liquid barrier wall on the wick. Positioning may include placing the wick between the vapor barrier wall and a liquid confinement surface of the liquid barrier wall.

O método pode incluir orientar um sub-resfriador adjacente à parede de barreira de líquido. Orientar o sub-resfriador pode incluir contrair por calor o sub-resfriador na parede de barreira de líquido.The method may include orienting a sub-cooler adjacent to the liquid barrier wall. Orienting the sub-chiller may include heat shrinking the sub-chiller on the liquid barrier wall.

O método pode incluir atacar eletroquimicamente, usinar ou atacar fotoquimicamente o canal de remoção de vapor dentro da parede de barreira de vapor. O método pode incluir embutir o canal de remoção de vapor dentro da mecha.The method may include electrochemically attacking, machining or photochemically attacking the vapor removal channel within the vapor barrier wall. The method may include embedding the vapor removal channel within the wick.

O método pode incluir formar a parede de barreira de vapor enrolando-se um material de barreira de vapor em um formato cilíndrico e selar as bordas de união do material de barreira de vapor. O método pode ainda incluir formar a parede de barreira de líquido enrolando-se um material de barreira de líquido em um formato cilíndrico e selando-se as bordas de união do material de barreira de líquido.The method may include forming the vapor barrier wall by wrapping a vapor barrier material in a cylindrical shape and sealing the joining edges of the vapor barrier material. The method may further include forming the liquid barrier wall by wrapping a liquid barrier material in a cylindrical shape and sealing the joining edges of the liquid barrier material.

Orientar a parede de barreira de líquido pode incluir contrair por calor a parede de barreira de líquido.Orienting the liquid barrier wall may include heat contracting the liquid barrier wall.

Outros aspectos e vantagens serão evidentes pela descrição, desenhos e reivindicações.Other aspects and advantages will be evident from the description, drawings and claims.

DESCRIÇÃO DOS DESENHOSDESCRIPTION OF THE DRAWINGS

A Fig. 1 é um diagrama esquemático de um sistema de transporte de calor.Fig. 1 is a schematic diagram of a heat transport system.

A Fig. 2 é um diagrama de uma implementação do sistema de transporte de calor, esquematicamente mostrado pela Fig. 1.Fig. 2 is a diagram of an implementation of the heat transport system, schematically shown by Fig. 1.

A Fig. 3 é um fluxograma de um procedimento para transportar calor, empregando um sistema de transporte de calor.Fig. 3 is a flow chart of a procedure for transporting heat, employing a heat transport system.

A Fig. 4 é um gráfico mostrando os perfis de temperatura dos vários componentes do sistema de transporte de calor, durante o fluxo do processo da Fig. 3.Fig. 4 is a graph showing the temperature profiles of the various components of the heat transport system, during the process flow of Fig. 3.

A Fig. 5A é um diagrama de um evaporador principal de três orifícios, mostrado dentro do sistema de transporte de calor da Fig. 1.Fig. 5A is a diagram of a three-hole main evaporator, shown inside the heat transport system of Fig. 1.

A Fig. 5B e uma vista em seção transversal do evaporador principal, tomado ao longo de 5B-5B da Fig. 5A.Fig. 5B is a cross-sectional view of the main evaporator, taken along 5B-5B of Fig. 5A.

A Fig. 6 é um diagrama de um evaporador principal de quatro orifícios, que pode ser integrado em um sistema de transporte de calor ilustrado pela Fig. 1.Fig. 6 is a diagram of a four-hole main evaporator, which can be integrated into a heat transport system illustrated by Fig. 1.

A Fig. 7 é um diagrama esquemático de uma implementação de um sistema de transporte de calor.Fig. 7 is a schematic diagram of an implementation of a heat transport system.

As Figs. 8A, 8B, 9A e 9B são vistas em perspectiva de aplicações empregando um sistema de transporte de calor. .Figs. 8A, 8B, 9A and 9B are seen in perspective of applications employing a heat transport system. .

A Fig. 8C é uma vista em seção transversal de uma linha de fluido, tomada ao longo de 8C-8C da Fig. 8A.Fig. 8C is a cross-sectional view of a fluid line, taken along 8C-8C of Fig. 8A.

As Figs. 8D e 9C são diagramas esquemáticos das implementações dos sistemas de transporte de calor das Figs. 8A e 9A, respectivamente.Figs. 8D and 9C are schematic diagrams of the implementations of the heat transport systems of Figs. 8A and 9A, respectively.

A Fig. 10 é uma vista em seção transversal de um evaporador planar.Fig. 10 is a cross-sectional view of a planar evaporator.

A Fig. 11 é uma vista em seção transversal axial de um evaporador anular.Fig. 11 is an axial cross-sectional view of an annular evaporator.

A Fig. 12 é uma seção transversal radial do evaporador anular da Fig. 11.Fig. 12 is a radial cross section of the annular evaporator of Fig. 11.

A Fig. 13 é uma vista ampliada de uma parte da vista em seção transversal radial do evaporador anular da Fig. 12.Fig. 13 is an enlarged view of part of the radial cross-sectional view of the annular evaporator of Fig. 12.

A Fig. 14A é uma vista em perspectiva do evaporador anular da Fig. 11.Fig. 14A is a perspective view of the annular evaporator of Fig. 11.

A Fig. 14B é uma vista em seção transversal ampliada de uma parte do evaporador anular da Fig. 14B.Fig. 14B is an enlarged cross-sectional view of part of the annular evaporator of Fig. 14B.

A Fig. 14D é uma vista em seção transversal do evaporador anular da Fig. 14B, tomada ao longo da linha 14D-14D.Fig. 14D is a cross-sectional view of the annular evaporator of Fig. 14B, taken along line 14D-14D.

As Figs. 14E e 14F são vistas ampliadas de partes do evaporador anular da Fig. 14D.Figs. 14E and 14F are enlarged views of parts of the annular evaporator of Fig. 14D.

A Fig. 14G é vista recortada em perspectiva do evaporador anular da Fig. 14A.Fig. 14G is a cut-away perspective view of the annular evaporator of Fig. 14A.

A Fig. 14H é uma vista recortada em perspectiva detalhada do evaporador anular da Fig. 14G.Fig. 14H is a cut-away perspective view of the annular evaporator of Fig. 14G.

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A Fig. 15Η é uma vista detalhada plana da parede de barreira de vapor formada em um componente de anel envoltório do evaporador anular da Fig. 14A.Fig. 15Η is a detailed plan view of the vapor barrier wall formed in a wrap ring component of the annular evaporator of Fig. 14A.

A Fig. 15B é uma vista em seção transversal da parede de . 5 barreira de vapor da Fig. 15A, tomada ao longo da linha 15B-15B.Fig. 15B is a cross-sectional view of the wall of. 5 vapor barrier of Fig. 15A, taken along line 15B-15B.

A Fig. 16A é uma vista em perspectiva de uma mecha primária do evaporador anular da Fig. 14A.Fig. 16A is a perspective view of a primary wick of the annular evaporator of Fig. 14A.

A Fig. 16B é uma vista de topo da mecha primária da Fig. 16 A.Fig. 16B is a top view of the primary wick of Fig. 16 A.

A Fig. 16C é uma vista em seção transversal da mecha primária da Fig. 16B, tomada ao longo da linha 16C-16C.Fig. 16C is a cross-sectional view of the primary wick of Fig. 16B, taken along line 16C-16C.

A Fig. 16D é uma vista ampliada de uma parte da mecha primária da Fig. 16C.Fig. 16D is an enlarged view of part of the primary wick of Fig. 16C.

A Fig. 17A é uma vista em perspectiva de uma parede de 15 barreira de líquido formada dentro de um anel anular do evaporador anular da Fig. 14A.Fig. 17A is a perspective view of a liquid barrier wall 15 formed within an annular ring of the annular evaporator of Fig. 14A.

A Fig. 17B é uma vista de topo da parede de barreira de vapor da Fig. 17A.Fig. 17B is a top view of the vapor barrier wall of Fig. 17A.

A Fig. 17C é uma vista em seção transversal da parede de 20 barreira de vapor da Fig. 17B, tomada ao longo da linha 17C-17C.Fig. 17C is a cross-sectional view of the vapor barrier wall of Fig. 17B, taken along line 17C-17C.

A Fig. 17D é uma vista ampliada de uma parte da parede de barreira de vapor da Fig. 17C.Fig. 17D is an enlarged view of part of the vapor barrier wall of Fig. 17C.

A Fig. 1SA é uma vista em perspectiva de um anel separando a parede de barreira de líquido da Fig. 17A da parede de barreira de vapor da 25 Fig. 15 A.Fig. 1SA is a perspective view of a ring separating the liquid barrier wall of Fig. 17A from the vapor barrier wall of Fig. 15 A.

A Fig. 18B é uma vista de topo da Fig. 18A.Fig. 18B is a top view of Fig. 18A.

A Fig. 18C é uma vista em seção transversal do anel da Fig. 18B, tomada ao longo da linha 18C-18C.Fig. 18C is a cross-sectional view of the ring in Fig. 18B, taken along line 18C-18C.

A Fig. 18D é uma vista ampliada de uma parte do anel da Fig.Fig. 18D is an enlarged view of part of the ring of Fig.

18C.18C.

A Fig. 19A é uma vista em perspectiva de um anel do evaporador anular da Fig. 14A.Fig. 19A is a perspective view of a ring of the annular evaporator of Fig. 14A.

A Fig. 19B é uma vista de topo do anel da Fig. 19A.Fig. 19B is a top view of the ring of Fig. 19A.

. 5 A Fig. 19C é uma vista em seção transversal do anel da Fig.. 5 Fig. 19C is a cross-sectional view of the ring of Fig.

19B, tomada ao longo de 19C-19C.19B, taken over 19C-19C.

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A Fig. 19D é uma vista ampliada de uma parte do anel da Fig. 19C.Fig. 19D is an enlarged view of part of the ring of Fig. 19C.

A Fig. 20 é uma vista em perspectiva de um sistema de troca 10 de calor cíclico, que pode se resfriado empregando-se um sistema de transferência de calor.Fig. 20 is a perspective view of a cyclic heat exchange system 10, which can be cooled using a heat transfer system.

A Fig. 21 é uma vista em seção transversal de um sistema de troca de calor cíclico, tal como o sistema de troca de calor cíclico da Fig. 20.Fig. 21 is a cross-sectional view of a cyclic heat exchange system, such as the cyclic heat exchange system of Fig. 20.

A Fig. 22 é uma vista lateral de um sistema de troca de calor 15 cíclico, tal como o sistema de troca de calor cíclico da Fig. 20.Fig. 22 is a side view of a cyclic heat exchange system 15, such as the cyclic heat exchange system of Fig. 20.

A Fig. 23 é um diagrama esquemático de uma primeira implementação de um sistema termodinâmico incluindo um sistema de troca de calor cíclico e um sistema de transferência de calor.Fig. 23 is a schematic diagram of a first implementation of a thermodynamic system including a cyclic heat exchange system and a heat transfer system.

A Fig. 24 é um diagrama esquemático de uma segunda _ 20 implementação de um sistema termodinâmico, incluindo um sistema de troca de calor cíclico e um sistema de transferência de calor.Fig. 24 is a schematic diagram of a second implementation of a thermodynamic system, including a cyclic heat exchange system and a heat transfer system.

A Fig. 25 é um diagrama esquemático de um sistema de transferência de calor empregando um evaporador projetado de acordo com os princípios das Figs. 10-13.Fig. 25 is a schematic diagram of a heat transfer system employing an evaporator designed in accordance with the principles of Figs. 10-13.

A Fig. 26 é uma vista explodida funcional do sistema de transferência de calor da Fig. 25.Fig. 26 is a functional exploded view of the heat transfer system of Fig. 25.

A Fig. 27 é uma vista detalhada em seção transversal parcial de um evaporador usado no sistema de transferência de calor da Fig. 25.Fig. 27 is a detailed partial cross-sectional view of an evaporator used in the heat transfer system of Fig. 25.

A Fig. 28 é uma vista em perspectiva de um trocador de calor usado no sistema de transferência de calor da Fig. 25.Fig. 28 is a perspective view of a heat exchanger used in the heat transfer system of Fig. 25.

A Fig. 29 é um gráfico de temperatura de uma fonte de calor de um sistema de troca de calor cíclico versus uma área de superfície de uma interface entre o sistema de transferência de calor e a fonte de calor do . 5 sistema de troca de calor cíclico.Fig. 29 is a temperature graph of a heat source from a cyclic heat exchange system versus a surface area of an interface between the heat transfer system and the heat source of the. 5 cyclic heat exchange system.

A Fig. 30 é uma vista em planta de topo de um sistema de transferência de calor acondicionado em tomo de uma parte de um sistema de troca de calor cíclico.Fig. 30 is a top plan view of a heat transfer system packaged around part of a cyclic heat exchange system.

A Fig. 31 é uma vista em elevação em seção transversal 10 parcial (tomada ao longo da linha 31-31) do sistema de transferência de calor acondicionado em tomo da parte do sistema de troca de calor cíclico da Fig. 30.Fig. 31 is an elevation view in partial cross-section 10 (taken along line 31-31) of the heat transfer system packaged around the part of the cyclic heat exchange system of Fig. 30.

A Fig. 32 é uma vista em elevação em seção transversal parcial (tomada no detalhe 3200) da interface entre o sistema de transferência 15 de calor e o sistema de troca de calor cíclico da Fig. 30.Fig. 32 is an elevation view in partial cross section (taken in detail 3200) of the interface between the heat transfer system 15 and the cyclic heat exchange system of Fig. 30.

A Fig. 33 é uma vista em perspectiva superior de um sistema de transferência de calor montado em um sistema de troca de calor cíclico.Fig. 33 is a top perspective view of a heat transfer system mounted on a cyclic heat exchange system.

A Fig. 34 é uma vista em perspectiva inferior do sistema de transferência de calor montado no sistema de troca de calor cíclico da Fig. 33.Fig. 34 is a bottom perspective view of the heat transfer system mounted on the cyclic heat exchange system of Fig. 33.

A Fig. 35 é uma vista em seção transversal parcial de uma interface entre um evaporador de um sistema de transferência de calor e um sistema de troca de calor cíclico, em que o evaporador é fixado com braçadeira no sistema de troca de calor cíclico.Fig. 35 is a partial cross-sectional view of an interface between an evaporator from a heat transfer system and a cyclic heat exchange system, in which the evaporator is clamped to the cyclic heat exchange system.

A Fig. 36 é uma vista lateral de uma braçadeira usada para 25 prender o evaporador no sistema de troca de calor cíclico da Fig. 35.Fig. 36 is a side view of a clamp used to secure the evaporator to the cyclic heat exchange system of Fig. 35.

A Fig. 37 é uma vista em seção transversal parcial de uma interface entre um evaporador de um sistema de transferência de calor e um sistema de troca de calor cíclico, em que a interface é formada por um encaixe de interferência entre o evaporador e o sistema de troca de calor cíclico.Fig. 37 is a partial cross-sectional view of an interface between an evaporator in a heat transfer system and a cyclic heat exchange system, in which the interface is formed by an interference fit between the evaporator and the system. of cyclic heat exchange.

A Fig. 38 é uma vista em seção transversal parcial de uma interface entre um evaporador de um sistema de transferência de calor e um sistema de troca de calor cíclico, em que a interface é formada moldando-se o evaporador inteiriçamente com o sistema de troca de calor cíclico.Fig. 38 is a partial cross-sectional view of an interface between an evaporator from a heat transfer system and a cyclic heat exchange system, where the interface is formed by molding the evaporator entirely with the exchange system. of cyclic heat.

A Fig. 39 é uma vista em planta de topo de um condensador de um sistema de transferência de calor.Fig. 39 is a top plan view of a condenser in a heat transfer system.

A Fig. 40 é uma vista em seção transversal parcial, tomada ao longo da linha 40-40 do condensador da Fig. 39.Fig. 40 is a partial cross-sectional view, taken along line 40-40 of the condenser in Fig. 39.

As Figs. 41-43 são vistas em seção transversal detalhadas de um condensador tendo uma construção laminada.Figs. 41-43 are detailed cross-sectional views of a capacitor having a laminated construction.

A Fig. 44 é uma vista em seção transversal detalhada de um condensador tendo uma construção extrusada.Fig. 44 is a detailed cross-sectional view of a capacitor having an extruded construction.

A Fig. 45 é uma vista em seção transversal detalhada em perspectiva de um condensador tendo uma construção extrusada.Fig. 45 is a detailed cross-sectional perspective view of a condenser having an extruded construction.

A Fig. 46 é uma vista em seção transversal de um lado de um sistema de transferência de calor acondicionado em tomo de um sistema de troca de calor cíclico.Fig. 46 is a cross-sectional view on one side of a heat transfer system packaged around a cyclic heat exchange system.

A Fig. 47 é uma vista em perspectiva de um sistema termodinâmico que inclui um sistema de troca de calor cíclico e um sistema de transferência de calor.Fig. 47 is a perspective view of a thermodynamic system that includes a cyclic heat exchange system and a heat transfer system.

A Fig. 48 é um diagrama esquemático de uma parte do sistema de transferência, de calor da Fig. 47.Fig. 48 is a schematic diagram of a part of the heat transfer system of Fig. 47.

A Fig. 49 é uma vista em perspectiva de uma parte do sistema de transferência de calor da Fig. 47.Fig. 49 is a perspective view of part of the heat transfer system of Fig. 47.

A Fig. 50 é uma vista em perspectiva lateral do sistema termodinâmico da Fig. 47.Fig. 50 is a side perspective view of the thermodynamic system of Fig. 47.

A Fig. 51 é um diagrama esquemático de uma parte do sistema termodinâmico da Fig. 47.Fig. 51 is a schematic diagram of a part of the thermodynamic system of Fig. 47.

A Fig. 52 é uma vista em perspectiva do sistema termodinâmico da Fig. 47.Fig. 52 is a perspective view of the thermodynamic system of Fig. 47.

A Fig. 53A é uma vista em perspectiva de uma submontagem de mecha, que é parte de um evaporador do sistema de transferência de calor da Fig. 47.Fig. 53A is a perspective view of a wick subassembly, which is part of an evaporator of the heat transfer system of Fig. 47.

A Fig. 53B é uma vista em perspectiva de uma parte do submontagem de mecha da Fig. 53A.Fig. 53B is a perspective view of a part of the wick subassembly of Fig. 53A.

A Fig. 53C é uma vista em perspectiva de uma parede de barreira de líquido, que é parte do evaporador do sistema de transferência de calor da Fig. 47.Fig. 53C is a perspective view of a liquid barrier wall, which is part of the evaporator of the heat transfer system of Fig. 47.

A Fig. 53D é uma vista em perspectiva de um sub-resffiador, que é parte do evaporador do sistema de transferência de calor da Fig. 47.Fig. 53D is a perspective view of a sub-chiller, which is part of the evaporator of the heat transfer system of Fig. 47.

A Fig. 53E é uma vista em perspectiva do evaporador do sistema de transferência de calor da Fig. 47.Fig. 53E is a perspective view of the evaporator of the heat transfer system of Fig. 47.

A Fig. 54 é um fluxograma de um procedimento para manufaturar o sistema termodinâmico da Fig. 47, incluindo um procedimento para manufaturar o sistema de transporte de calor da Fig. 47.Fig. 54 is a flow chart of a procedure for manufacturing the thermodynamic system of Fig. 47, including a procedure for manufacturing the heat transport system of Fig. 47.

A Fig. 55 é um fluxograma de um procedimento para preparar a submontagem de mecha das Figs. 53A e B.Fig. 55 is a flow chart of a procedure for preparing the wick subassembly of Figs. 53A and B.

A Fig. 56A - 56B são vistas em perspectiva mostrando etapas do procedimento da Fig. 55.Fig. 56A - 56B are seen in perspective showing steps in the procedure of Fig. 55.

A Fig. 57 é um fluxograma de um procedimento para preparar a parede de barreira de líquido da Fig. 53C.Fig. 57 is a flow chart of a procedure for preparing the liquid barrier wall of Fig. 53C.

As Figs. 58A-58E são vistas em perspectiva mostrando etapas do procedimento da Fig. 57.Figs. 58A-58E are seen in perspective showing steps in the procedure in Fig. 57.

A Fig. 59 é um fluxograma de um procedimento para preparar uma submontagem externa do evaporador do sistema de transferência de calor da Fig. 47.Fig. 59 is a flow chart of a procedure for preparing an external subassembly of the evaporator of the heat transfer system of Fig. 47.

As Figs. 60A - 60B são vistas em perspectiva mostrando as etapas do procedimento da Fig. 59.Figs. 60A - 60B are seen in perspective showing the steps of the procedure in Fig. 59.

A Fig. 61 é um fluxograma de um procedimento para unir a submontagem externa com a submontagem de mecha do evaporador do sistema de transferência de calor da Fig. 47.Fig. 61 is a flowchart of a procedure for joining the external subassembly with the evaporator wick subassembly of the heat transfer system of Fig. 47.

A Fig. 62A - 62E são vistas em perspectiva mostrando etapas do procedimento da Fig. 61. .Fig. 62A - 62E are seen in perspective showing steps of the procedure in Fig. 61..

A Fig. 63 é um fluxograma de um procedimento para finalizar um corpo evaporador formado durante o procedimento da Fig. 61.Fig. 63 is a flow chart of a procedure for completing an evaporator body formed during the procedure of Fig. 61.

A Fig. 64A é uma vista em seção transversal lateral do corpo evaporador, mostrando as etapas do procedimento da Fig. 63.Fig. 64A is a side cross-sectional view of the evaporator body, showing the steps of the procedure in Fig. 63.

A Fig. 65 é um fluxograma de um procedimento para acoplar o evaporador finalizado, durante o procedimento da Fig. 63, ao sistema de troca de calor cíclico da Fig. 47.Fig. 65 is a flow chart of a procedure for coupling the finished evaporator, during the procedure of Fig. 63, to the cyclic heat exchange system of Fig. 47.

As Figs. 66A e 66B são vistas em perspectiva mostrando etapas do procedimento da Fig. 65.Figs. 66A and 66B are seen in perspective showing steps in the procedure in Fig. 65.

Símbolos de referência iguais nos vários desenhos indicam elementos iguais.Same reference symbols in the various drawings indicate similar elements.

DESCRIÇÃO DETALHADADETAILED DESCRIPTION

Como discutido acima, em um sistema de tubo de aquecimento em circuito fechado (LHP) o reservatório é co-localizado com o evaporador, o reservatório sendo assim térmica e hidraulicamente conectado com o reservatório, através de um conduto semelhante a tubo de aquecimento. Desta maneira, o líquido do reservatório pode ser bombeado para o evaporador, assim assegurando que a mecha primária do evaporador seja suficientemente umedecida ou “escorvada” durante a partida. Adicionalmente, o projeto do LHP também reduz o esgotamento do líquido da mecha primária do evaporador durante operação em estado constante ou transitória do evaporador dentro de um sistema de transporte de calor. Além disso, o vapor e/ou bolhas de gás não-condensáveis (bolhas NCG) vazam de um núcleo do evaporador, através do conduto semelhante a tubo de aquecimento, para dentro do reservatório.As discussed above, in a closed circuit heating pipe (LHP) system the reservoir is co-located with the evaporator, the reservoir being thermally and hydraulically connected with the reservoir, through a conduit similar to the heating pipe. In this way, the liquid from the reservoir can be pumped into the evaporator, thus ensuring that the primary wick of the evaporator is sufficiently moistened or “primed” during startup. In addition, the LHP design also reduces the depletion of liquid from the primary wick of the evaporator during operation in constant or transient state of the evaporator within a heat transport system. In addition, steam and / or non-condensable gas bubbles (NCG bubbles) seep from an evaporator core through the heating tube-like conduit into the reservoir.

Os LHPs convencionais requerem que líquido esteja presente no reservatório antes da partida, isto é, a aplicação de energia ao evaporador do LHP. Entretanto, se o fluido de trabalho do LHP estiver em um estado . 5 supercrítico antes da partida do LHP, o líquido não estará presente no reservatório antes da partida. Um estado supercrítico é um estado em que uma temperatura do LHP é acima da temperatura crítica do fluido de trabalho. A temperatura crítica de um fluido é a mais elevada temperatura em que o fluido pode exibir um equilíbrio líquido-vapor. Por exemplo, o LHP pode estar em 10 um estado supercrítico se o fluido de trabalho for um fluido criogênico, isto é,Conventional LHPs require that liquid be present in the reservoir before departure, that is, the application of energy to the LHP evaporator. However, if the LHP's working fluid is in a state. 5 supercritical before the start of the LHP, the liquid will not be present in the reservoir before the start. A supercritical state is a state in which an LHP temperature is above the critical temperature of the working fluid. The critical temperature of a fluid is the highest temperature at which the fluid can exhibit a liquid-vapor balance. For example, LHP may be in a supercritical state if the working fluid is a cryogenic fluid, that is,

----um fluido tendo um ponto ebulição abaixo de -150°C ou se o fluido de trabalho estiver em um fluido sub-ambiental, isto é, um fluido tendo um ponto ebulição abaixo da temperatura do ambiente em que o LHP está operando.---- a fluid having a boiling point below -150 ° C or if the working fluid is in a sub-environmental fluid, that is, a fluid having a boiling point below the temperature of the environment in which the LHP is operating .

Os LHPs convencionais também requerem que o líquido 15 retomando para o evaporador seja sub-resíriado, isto é, resfriado a uma temperatura que seja inferior àquela do ponto ebulição do fluido de trabalho. Tal restrição toma não prático operar LHPs em uma temperatura subambiental. Por exemplo, se o fluido de trabalho estiver em um fluido criogênico, o LHP está provavelmente operando em um ambiente tendo uma 20 temperatura maior do que o ponto ebulição do fluido.Conventional LHPs also require the liquid 15 returning to the evaporator to be sub-refrigerated, that is, cooled to a temperature that is lower than that of the boiling point of the working fluid. Such a restriction makes it impractical to operate LHPs at a sub-environmental temperature. For example, if the working fluid is in a cryogenic fluid, the LHP is probably operating in an environment having a temperature greater than the fluid's boiling point.

Com referência à Fig. 1, um sistema de transporte de calor 100 é projetado para superar limitações dos LHPs convencionais. O sistema de transporte de calor 100 inclui um sistema de transferência de calor 105 e um sistema de escorva 110. O sistema de escorva 110 é configurado para 25 converter fluido dentro do sistema de transferência de calor 105 em um líquido, assim escorvando o sistema de transferência de calor 105. Como usado nesta descrição, o termo “fluido” é um termo genérico, que se refere a uma substância que é tanto um líquido como um vapor em equilíbrio saturado.With reference to Fig. 1, a heat transport system 100 is designed to overcome limitations of conventional LHPs. The heat transport system 100 includes a heat transfer system 105 and a priming system 110. The priming system 110 is configured to convert fluid within the heat transfer system 105 into a liquid, thus priming the heat transfer system. heat transfer 105. As used in this description, the term "fluid" is a generic term, which refers to a substance that is both a liquid and a vapor in saturated equilibrium.

O sistema de transferência de calor 105 inclui um evaporador principal 115 e um condensador 120 acoplado ao evaporador principal 115 por uma linha de líquido 125 e uma linha de vapor 130. O condensador 120 fica em comunicação térmica com um dissipador térmico 165, e o evaporador . 5 principal 115 fica em comunicação térmica com uma fonte de calor Qin 116.The heat transfer system 105 includes a main evaporator 115 and a condenser 120 coupled to the main evaporator 115 by a liquid line 125 and a steam line 130. The condenser 120 is in thermal communication with a heat sink 165, and the evaporator . Main 5 115 is in thermal communication with a Qin 116 heat source.

O sistema 105 pode também incluir um reservatório de alta pressão 147, acoplado à linha de vapor 130, para contenção adicional da pressão, como necessário. Em particular, o reservatório de alta pressão 147 aumenta o volume do sistema 100. Se o fluido de trabalho estiver em uma temperatura acima de sua temperatura crítica, isto é, a mais elevada temperatura em que o fluido de trabalho pode exibir equilíbrio líquido-vapor, sua pressão é proporcional à massa do sistema 100 (a carga) e inversamente proporcional ao volume do sistema. Aumentando-se o volume com o reservatório de alta pressão 147 diminui-se a pressão de carga.The system 105 may also include a high pressure reservoir 147, coupled to the steam line 130, for additional pressure containment, as required. In particular, the high pressure reservoir 147 increases the volume of the system 100. If the working fluid is at a temperature above its critical temperature, that is, the highest temperature at which the working fluid can exhibit liquid-vapor balance , its pressure is proportional to the mass of the system 100 (the load) and inversely proportional to the volume of the system. Increasing the volume with the high pressure reservoir 147 decreases the loading pressure.

O evaporador principal 115 inclui um recipiente 117 que aloja uma mecha primária 140, dentro da qual um núcleo 135 é definido. O evaporador principal 115 inclui um tubo baioneta 142 e uma mecha secundária 145 dentro do núcleo 135. O tubo baioneta 142, a mecha primária 140 e a mecha secundária 145 definem uma passagem de líquido 143, uma primeira passagem de vapor 144 e uma segunda passagem de vapor 146. A mecha secundária 145 provê controle de fase, isto é, separação líquido/vapor dentro do núcleo 135, como examinado no Pedido U.S. 09/896.561, depositado em 29/6/01, que é incorporado aqui por referência em sua totalidade. Como mostrado, o evaporador principal 115 tem três orifícios, uma entrada de líquido 137 para dentro da passagem de líquido 143, uma saída de vapor 132 para dentro da linha de vapor 130 da segunda passagem de vapor 146 e uma saída de fluido 139 da passagem de líquido 143 (e, possivelmente, a primeira passagem de vapor 144, como examinado). Mais detalhes sobre a estrutura de um evaporador de três orifícios são examinados abaixo, com respeito às Figs. 5A e 5B.The main evaporator 115 includes a container 117 that houses a primary wick 140, within which a core 135 is defined. Main evaporator 115 includes a bayonet tube 142 and a secondary wick 145 within core 135. Bayonet tube 142, primary wick 140 and secondary wick 145 define a liquid passage 143, a first vapor passage 144 and a second passage of vapor 146. Secondary wick 145 provides phase control, that is, liquid / vapor separation within core 135, as examined in Order US 09 / 896,561, deposited on 6/29/01, which is incorporated herein by reference in its wholeness. As shown, main evaporator 115 has three orifices, a liquid inlet 137 into the liquid passage 143, a vapor outlet 132 into the steam line 130 of the second vapor passage 146 and a fluid outlet 139 of the passage of liquid 143 (and possibly the first vapor pass 144, as examined). More details on the structure of a three-hole evaporator are examined below, with reference to Figs. 5A and 5B.

O sistema de escorva 110 inclui um evaporador secundário ou escorvador 150 acoplado à linha de vapor 130 e um reservatório 155 colocalizado com o evaporador secundário 150. O reservatório 155 é acoplado ao núcleo 135 do evaporador principal 115 por uma linha de fluido secundária 160 e um condensador secundário 122. A linha de fluido secundária 160 acopla-se à saída de fluido 139 do evaporador principal 115. O sistema de escorva 110 também inclui uma fonte de calor controlada Qsp 151 em comunicação térmica com o evaporador secundário 150.Priming system 110 includes a secondary evaporator or primer 150 coupled to steam line 130 and a reservoir 155 co-located with secondary evaporator 150. Reservoir 155 is coupled to core 135 of main evaporator 115 by a secondary fluid line 160 and a secondary condenser 122. Secondary fluid line 160 is coupled to fluid outlet 139 of main evaporator 115. Priming system 110 also includes a controlled heat source Qsp 151 in thermal communication with secondary evaporator 150.

O evaporador secundário 150 inclui um recipiente 152, que aloja uma mecha primária 190, dentro da qual um núcleo 185 é definido. O evaporador secundário 150 inclui um tubo baioneta 153 e uma mecha secundária 180, que se estende do núcleo 185 através de um conduto 175 e para dentro do reservatório 155. A mecha secundária 180 provê uma ligação capilar entre o reservatório 155 e o evaporador secundário 150. O tubo baioneta 153, a mecha primária 190 e a mecha secundária 180 definem uma passagem de líquido 182 acoplada à linha de fluido 160, uma primeira passagem de vapor 181 acoplada ao reservatório 155 e uma segunda passagem de vapor 183 acoplada à linha de vapor 130. O reservatório 155 é térmica e hidraulicamente acoplado ao núcleo 185 do evaporador secundário 150 através da passagem de líquido 182, da mecha secundária 180 e da primeira passagem de vapor 181.0 vapor e/ou as bolhas NCG do núcleo 185 do evaporador secundário 150 são varridos, através da primeira passagem de vapor 181, para o reservatório 155 e o líquido condensável é retomado para o evaporador secundário 150, através da mecha secundária 180 do reservatório 155. A mecha primária 190 liga hidraulicamente o líquido dentro do núcleo 185 com a fonte de calor Qsp 151, permitindo que líquido de uma superfície externa da mecha primária 190 evapore-se e forme vapor dentro da segunda passagem de vapor 183, quando é aplicado calor ao evaporador secundárioThe secondary evaporator 150 includes a container 152, which houses a primary wick 190, within which a core 185 is defined. Secondary evaporator 150 includes a bayonet tube 153 and a secondary wick 180, which extends from core 185 through conduit 175 and into reservoir 155. Secondary wick 180 provides a capillary connection between reservoir 155 and secondary evaporator 150 Bayonet tube 153, primary wick 190 and secondary wick 180 define a liquid passage 182 coupled to the fluid line 160, a first vapor passage 181 coupled to the reservoir 155 and a second vapor passage 183 coupled to the vapor line 130. Reservoir 155 is thermally and hydraulically coupled to the core 185 of the secondary evaporator 150 through the liquid passage 182, the secondary wick 180 and the first vapor passage 181.0 steam and / or the NCG bubbles of the core 185 of the secondary evaporator 150 are swept, through the first steam passage 181, to the reservoir 155 and the condensable liquid is returned to the secondary evaporator 150, through s of the secondary wick 180 of the reservoir 155. The primary wick 190 hydraulically links the liquid inside the core 185 with the heat source Qsp 151, allowing liquid from an external surface of the primary wick 190 to evaporate and form steam within the second passage of steam 183, when heat is applied to the secondary evaporator

150.150.

O reservatório 155 é solicitado a frio e, assim, é resfriado por uma fonte de resfriamento que permite que opere, se não aquecida, em uma temperatura que é menor do que a temperatura em que o sistema de transferência de calor 105 opera. Em uma implementação, o reservatório 155 e o condensador secundário 122 ficam em comunicação térmica com o dissipador térmico 165, que é termicamente acoplado com o condensador 120. Por exemplo, o reservatório 155 pode ser montado no dissipador térmico 165 empregando-se uma derivação 170, que pode ser feita de alumínio ou qualquer material condutivo de calor. Desta maneira, a temperatura do reservatório 155 rastreia a temperatura do condensador 120.The reservoir 155 is cold-ordered and thus is cooled by a cooling source that allows it to operate, if not heated, at a temperature that is less than the temperature at which the heat transfer system 105 operates. In one implementation, reservoir 155 and secondary capacitor 122 are in thermal communication with heat sink 165, which is thermally coupled with capacitor 120. For example, reservoir 155 can be mounted on heat sink 165 using a branch 170 , which can be made of aluminum or any heat conductive material. In this way, the temperature of the reservoir 155 tracks the temperature of the condenser 120.

A Fig. 2 mostra um exemplo de uma implementação do sistema de transporte de calor 100. Nesta implementação, os condensadores 120 e 122 são montados em um crio-resfriador 200, que atua como um refrigerador, transferindo calor dos condensadores 120, 122 para o dissipador térmico 165. Adicionalmente, na implementação da Fig. 2, as linhas 125, 130, 160 são enroladas para reduzir as exigências de espaço para o sistema de transporte de calor 100.Fig. 2 shows an example of an implementation of the heat transport system 100. In this implementation, condensers 120 and 122 are mounted on a cryocooler 200, which acts as a refrigerator, transferring heat from condensers 120, 122 to the heat sink 165. Additionally, in the implementation of Fig. 2, lines 125, 130, 160 are rolled up to reduce the space requirements for heat transport system 100.

Embora não mostrado nas Figs. 1 e 2, elementos tais como, por exemplo, o reservatório 155 e o evaporador principal 115 podem ser equipados com sensores de temperatura, que podem ser usados para fins de diagnóstico ou teste.Although not shown in Figs. 1 and 2, elements such as, for example, reservoir 155 and main evaporator 115 can be equipped with temperature sensors, which can be used for diagnostic or testing purposes.

Com referência também à Fig. 3, o sistema 100 realiza um procedimento 300 para transportar calor da fonte de calor Qin 116 e para assegurar que o evaporador principal 115 seja umedecido com líquido antes da partida. O procedimento 300 é particularmente útil quando o sistema de transferência de calor 105 está em um estado supercrítico. Antes do início do procedimento 300, o sistema 100 é carregado com um fluido de trabalho em uma pressão particular, referida como “pressão de carga”.Referring also to Fig. 3, the system 100 performs a procedure 300 to transport heat from the heat source Qin 116 and to ensure that the main evaporator 115 is moistened with liquid before starting. Procedure 300 is particularly useful when the heat transfer system 105 is in a supercritical state. Prior to the start of procedure 300, system 100 is charged with a working fluid at a particular pressure, referred to as "charge pressure".

Inicialmente o reservatório 155 é solicitado a frio, por exemplo, montando-se o reservatório 155 no dissipador térmico 165 (etapa 305). O reservatório 155 pode ser solicitado a frio a uma temperatura abaixo da temperatura crítica do fluido de trabalho que, como examinado, é a . 5 temperatura mais elevada em que o fluido de trabalho pode exibir equilíbrio de líquido-vapor. Por exemplo, se o fluido for etano, que tem uma temperatura crítica de 33°C, o reservatório 155 é resfriado a abaixo de 33°C. Quando a temperatura do reservatório 155 cai abaixo da temperatura crítica do fluido de trabalho, o reservatório 155 parcialmente enche-se com um 10 condensado líquido formado pelo fluido de trabalho. A formação do líquido dentro do reservatório 155 umedece a mecha secundária 180 e a mecha primária 190 do evaporador secundário 150 (etapa 310).Initially, reservoir 155 is cold ordered, for example, by mounting reservoir 155 on thermal sink 165 (step 305). Reservoir 155 can be ordered cold at a temperature below the critical temperature of the working fluid which, as examined, is a. 5 highest temperature at which the working fluid can exhibit liquid-vapor balance. For example, if the fluid is ethane, which has a critical temperature of 33 ° C, reservoir 155 is cooled to below 33 ° C. When the temperature of the reservoir 155 falls below the critical temperature of the working fluid, the reservoir 155 partially fills with a liquid condensate formed by the working fluid. The formation of the liquid inside the reservoir 155 moistens the secondary wick 180 and the primary wick 190 of the secondary evaporator 150 (step 310).

No ínterim, é aplicada energia ao sistema de escorva 110, aplicando-se calor da fonte de calor Qsp 151 no evaporador secundário 150 15 (etapa 315), para aumentar ou iniciar a circulação de fluido dentro do sistema de transferência de calor 105. A saída de vapor pelo evaporador secundário 150 é bombeada através da linha de vapor 130 e através do condensador 120 (etapa 320), devido à pressão capilar na interface entre a mecha primária 190 e a segunda passagem de vapor 183. Quando o vapor alcança o condensador 20 120, ele é convertido em líquido (etapa 325). O líquido formado no condensador 120 é bombeado para o evaporador principal 115 do sistema de transporte de calor 105 (etapa 330). Quando o evaporador principal 115 está em uma temperatura mais elevada do que a temperatura crítica do fluido, o líquido penetrando no evaporador principal 115 evapora-se e resfria o 25 evaporador principal 115. Este processo (etapas 315-330) continua, fazendo com que o evaporador principal 115 alcance uma temperatura de ponto de ajuste (etapa 335), em cujo ponto o evaporador principal é capaz de reter líquido e ser umedecido e operar como uma bomba capilar. Em uma implementação, a temperatura de ponto de ajuste é a temperatura em que o reservatório 155 foi resfriado. Em outra implementação, a temperatura de ponto de ajuste é uma temperatura abaixo da temperatura crítica do fluido de trabalho. Em uma outra implementação, a temperatura de ponto de ajuste é uma temperatura acima da temperatura em que o reservatório 155 foi resfriado.In the meantime, energy is applied to the priming system 110, applying heat from the heat source Qsp 151 to the secondary evaporator 150 15 (step 315), to increase or start the circulation of fluid within the heat transfer system 105. A steam output through the secondary evaporator 150 is pumped through the steam line 130 and through the condenser 120 (step 320), due to the capillary pressure at the interface between the primary wick 190 and the second steam passage 183. When the steam reaches the condenser 20 120, it is converted to liquid (step 325). The liquid formed in the condenser 120 is pumped to the main evaporator 115 of the heat transport system 105 (step 330). When the main evaporator 115 is at a higher temperature than the critical temperature of the fluid, the liquid entering the main evaporator 115 evaporates and cools the main evaporator 115. This process (steps 315-330) continues, causing the main evaporator 115 reaches a set point temperature (step 335), at which point the main evaporator is capable of holding liquid and being moistened and operating like a capillary pump. In one implementation, the setpoint temperature is the temperature at which reservoir 155 has been cooled. In another implementation, the setpoint temperature is a temperature below the critical working fluid temperature. In another implementation, the setpoint temperature is a temperature above the temperature at which reservoir 155 has been cooled.

Se a temperatura de ponto de ajuste tiver sido alcançada (etapa 335), o sistema 100 opera em um modo principal (etapa 340), em que calor da fonte de calor Qin 116, que é aplicado ao evaporador principal 115, é transferido pelo sistema de transferência de calor 105. Especificamente, no modo principal, o evaporador principal 115 desenvolve bombeamento capilar, para promover circulação do fluido de trabalho através do sistema de transferência de calor 105. Além disso, no modo principal, a temperatura de ponto de ajuste do reservatório 155 é reduzida. A taxa em que o sistema de transporte de calor 105 resfria durante o modo principal depende da solicitação fria do reservatório 155, porque a temperatura do evaporador principal 115 segue rigorosamente a temperatura do reservatório 155. Adicionalmente, embora não necessário, um aquecedor pode ser usado para controlar ou regular mais a temperatura do reservatório 155 durante o modo principal. Outrossim, no modo principal, a energia aplicada ao evaporador secundário 150 pela fonte de calor Qsp 151 é reduzida, assim trazendo o sistema de transferência de calor 105 até uma temperatura operacional normal para o fluido. Por exemplo, no modo principal, a carga térmica da fonte de calor Qsp 151 no evaporador secundário 150 é mantida em um valor igual ou excedente às condições de calor, como definido abaixo. Em uma implementação, a carga térmica da fonte de calor Qsp é mantida a cerca de 5 a 10 % da carga de calor aplicada ao evaporador principal 115 da fonte de calor Qin 116.If the setpoint temperature has been reached (step 335), system 100 operates in a main mode (step 340), in which heat from the heat source Qin 116, which is applied to main evaporator 115, is transferred through the system heat transfer 105. Specifically, in the main mode, the main evaporator 115 develops capillary pumping to promote circulation of the working fluid through the heat transfer system 105. In addition, in the main mode, the setpoint temperature of the reservoir 155 is reduced. The rate at which the heat transport system 105 cools during the main mode depends on the cold demand of the reservoir 155, because the temperature of the main evaporator 115 strictly follows the temperature of the reservoir 155. Additionally, although not necessary, a heater can be used to control or further regulate the temperature of the reservoir 155 during the main mode. Furthermore, in the main mode, the energy applied to the secondary evaporator 150 by the heat source Qsp 151 is reduced, thus bringing the heat transfer system 105 to a normal operating temperature for the fluid. For example, in the main mode, the thermal load of the heat source Qsp 151 on the secondary evaporator 150 is maintained at a value equal to or in excess of the heat conditions, as defined below. In one implementation, the thermal load of the heat source Qsp is maintained at about 5 to 10% of the heat load applied to the main evaporator 115 of the heat source Qin 116.

Nesta implementação particular, o modo principal é acionado pela determinação de que a temperatura de ponto de ajuste foi alcançada (etapa 335). Em outras implementações, o modo principal pode começar em outros tempos ou devido a outros acionamentos. Por exemplo, o modo principal pode começar após o sistema de escorva estar úmido (etapa 310) ou após o reservatório ter sido solicitado por frio (etapa 305).In this particular implementation, the main mode is triggered by the determination that the setpoint temperature has been reached (step 335). In other implementations, the main mode may start at other times or due to other triggers. For example, the main mode can start after the priming system is wet (step 310) or after the reservoir has been cold-requested (step 305).

Em qualquer tempo durante a operação, o sistema de transferência de calor 105 pode experimentar condições de calor, tais como aquelas resultando da condução de calor através da mecha primária 140 e calor parasítico aplicado à linha de líquido 125. Ambas as condições causam a formação de vapor no lado de líquido do evaporador. Especificamente, a condução de calor através da mecha primária 140 pode fazer com que o líquido dentro do núcleo 135 forme bolhas de vapor que, se deixadas dentro do núcleo 135, cresceríam e interromperíam o suprimento de líquido para a mecha primária 140, assim fazendo com que o evaporador principal 115 falhe. A entrada de calor parasítico dentro da linha de líquido 125 (referida como “ganhos de calor parasítico”) pode fazer com que o líquido dentro da linha de líquido 125 forme vapor.At any time during operation, the heat transfer system 105 may experience heat conditions, such as those resulting from the conduction of heat through the primary wick 140 and parasitic heat applied to the liquid line 125. Both conditions cause the formation of vapor on the liquid side of the evaporator. Specifically, the conduction of heat through primary wick 140 can cause the liquid within core 135 to form vapor bubbles which, if left within core 135, would grow and interrupt the supply of liquid to primary wick 140, thus causing main evaporator 115 fails. The entry of parasitic heat into the liquid line 125 (referred to as “parasitic heat gains”) can cause the liquid within the liquid line 125 to form steam.

Para reduzir o impacto adverso das condições de calor discutidas acima, o sistema de escorva 110 opera em um nível de energia Qsp 151 maior do que ou igual à soma da condução de calor e ganhos de calor parasítico. Como mencionado acima, por exemplo, o sistema de escorva pode operar a 5 - 100% da potência para o sistema de transferência de calor 105. Em particular, o fluido que inclui uma combinação de bolhas de vapor, e líquido, é varrida para fora do núcleo 135, para descarga dentro da linha de fluido secundária 160, resultando no condensador secundário 122. Em particular, o vapor que se forma dentro do núcleo 135 desloca-se em tomo do tubo baioneta 143 diretamente para dentro do orifício de saída de fluido 139. O vapor que se forma dentro da primeira passagem de vapor 144 faz seu caminho para dentro do orifício de saída de fluido 139, deslocando-se através da mecha secundária 145 (se o tamanho de poro da mecha secundária 145 for bastante grande para acomodar as bolhas de vapor) ou através de uma abertura em uma extremidade da mecha secundária 145, próximo do orifício de saída 139, que fornece uma passagem desimpedida das primeiras passagens de vapor 144 para o orifício de saída 139. O condensador secundário 122 condensa as bolhas do fluido e empurra o fluido para o reservatório 155, para reintrodução dentro do sistema de transferência de calor 105.To reduce the adverse impact of the heat conditions discussed above, the priming system 110 operates at a Qsp 151 energy level greater than or equal to the sum of the heat conduction and parasitic heat gains. As mentioned above, for example, the priming system can operate at 5 - 100% of the power for the 105 heat transfer system. In particular, the fluid that includes a combination of bubbles of vapor, and liquid, is swept out from the core 135, for discharge into the secondary fluid line 160, resulting in the secondary condenser 122. In particular, the vapor that forms inside the core 135 travels around the bayonet tube 143 directly into the fluid outlet port 139. The steam that forms inside the first steam passage 144 makes its way into the fluid outlet port 139, traveling through the secondary wick 145 (if the pore size of the secondary wick 145 is large enough to accommodate bubbles) or through an opening at one end of the secondary wick 145, near outlet port 139, which provides an unobstructed passage from the first steam passages 144 to port d and outlet 139. Secondary condenser 122 condenses the fluid bubbles and pushes the fluid into reservoir 155 for reintroduction into the heat transfer system 105.

Similarmente, para reduzir a entrada de calor parasítico para a linha de fluido secundária 125, a linha de fluido secundária 160 e a linha de líquido 125 podem formar uma configuração coaxial e a linha de fluido secundária 160 circundar e isolar a linha de líquido 125 do calor circundante. Esta implementação é examinada mais abaixo com referência às Figs. 8A e 8B. Como consequência desta configuração, é possível que o calor circundante faça com que bolhas de vapor se formem na linha de fluido secundária 160, em vez de na linha de líquido 125. Como examinado, em virtude da ação capilar produzida na mecha secundária 145, o fluido escoa do evaporador principal 115 para o condensador secundário 122. Este fluxo de fluido e a temperatura relativamente baixa do condensador secundário 122 provocam uma varredura das bolhas de vapor dentro da linha de fluido secundária 160, através do condensador 122, onde elas são condensadas em líquido e bombeadas para dentro do reservatório 155.Similarly, to reduce the entry of parasitic heat into the secondary fluid line 125, the secondary fluid line 160 and the liquid line 125 can form a coaxial configuration and the secondary fluid line 160 surround and isolate the liquid line 125 from the surrounding heat. This implementation is examined further below with reference to Figs. 8A and 8B. As a consequence of this configuration, it is possible that the surrounding heat causes bubbles of vapor to form in the secondary fluid line 160, instead of in the liquid line 125. As examined, due to the capillary action produced in the secondary wick 145, the fluid flows from the main evaporator 115 to the secondary condenser 122. This fluid flow and the relatively low temperature of the secondary condenser 122 cause the vapor bubbles to sweep into the secondary fluid line 160 through the condenser 122, where they are condensed into liquid and pumped into the reservoir 155.

Como mostrado na Fig. 4, dados de um teste realizado são mostrados. Nesta implementação, antes da partida do evaporador principal 115, na temperatura 410, uma temperatura 400 do evaporador principal 115 é significativamente mais elevada do que uma temperatura 405 do reservatório 155, que foi solicitada a frio para a temperatura de ponto de ajuste (etapa 305). Quando o sistema de escorva 110 é umedecido (etapa 310), a potência Qsp 450 é aplicada ao evaporador secundário 150 (etapa 315) em um tempo 452, fazendo com que o líquido fosse bombeado para o evaporador principalAs shown in Fig. 4, data from a test performed is shown. In this implementation, before the start of the main evaporator 115, at temperature 410, a temperature 400 of the main evaporator 115 is significantly higher than a temperature 405 of the reservoir 155, which was cold ordered to the setpoint temperature (step 305 ). When the priming system 110 is moistened (step 310), the power Qsp 450 is applied to the secondary evaporator 150 (step 315) at a time 452, causing the liquid to be pumped into the main evaporator

115 (etapa 330), a temperatura 400 do evaporador principal 115 cai até alcançar a temperatura 405 do reservatório no tempo 410. A potência Qin 460 é aplicada ao evaporador principal 115 em um tempo 462, quando o sistema 100 está operando no modo LHP (etapa 340). Como mostrado, a entrada de potência Qin 460 no evaporador principal 115 é mantida relativamente baixa, enquanto o evaporador principal 115 está resfriando. Também mostradas são as temperaturas 470 e 475, respectivamente, da linha de fluido secundária 160 e da linha de líquido 125. Após o tempo 410, as temperaturas 470 e 475 rastreiam a temperatura 400 do evaporador principal 115. Além disso, uma temperatura 415 do evaporador secundário 150 acompanha rigorosamente a temperatura 405 do reservatório 115, por causa da comunicação térmica entre o evaporador secundário 150 e o reservatório 155.115 (step 330), the temperature 400 of the main evaporator 115 drops until reaching the temperature 405 of the reservoir in time 410. The power Qin 460 is applied to the main evaporator 115 in time 462, when the system 100 is operating in the LHP mode ( step 340). As shown, the Qin 460 power input to main evaporator 115 is kept relatively low, while main evaporator 115 is cooling. Also shown are temperatures 470 and 475, respectively, of secondary fluid line 160 and liquid line 125. After time 410, temperatures 470 and 475 track temperature 400 of main evaporator 115. In addition, a temperature 415 of the secondary evaporator 150 closely follows the temperature 405 of reservoir 115, because of the thermal communication between secondary evaporator 150 and reservoir 155.

Como mencionado, em uma implementação, etano pode ser usado como o fluido do sistema de transferência de calor 105. Embora a temperatura crítica do etano seja de 33°C, pelas razões genericamente descritas acima, o sistema 100 pode partir de um estado supercrítico, em que o sistema 100 está em uma temperatura de 70°C. Quando a potência Qsp é aplicada ao evaporador secundário 150, as temperaturas do condensador 120 e do reservatório 155 caem rapidamente (entre os tempos 452 e 410). Um aquecedor de compensação pode ser usado para controlar a temperatura do reservatório 155 e assim do condensador 120 a -10°C. Para dar partida no evaporador principal 115 da temperatura supercrítica de 70°C, uma carga de calor ou entrada de potência Qsp de 10 W é aplicada ao evaporador secundário 150. Uma vez o evaporador principal 115 seja escorvado, a entrada de potência da fonte de calor Qsp 151 para o evaporador secundário 150 e a potência aplicada no e através do aquecedor de compensação podem ser ambas reduzidas para trazer a temperatura do sistema 100 até uma temperatura operacional nominal de cerca de -50°C. Por exemplo, durante o modo principal, se uma entrada de potência Qin de 40W for aplicada ao evaporador principal 115, a entrada de potência Qsp no evaporador secundário 150 pode ser reduzida em aproximadamente 3W, enquanto operando a -45°C, para mitigar a perda de 3W através das condições de calor (como discutido acima). Como outro exemplo, o evaporador principal 115 . 5 pode operar com entrada de potência Qin de cerca de 10 W a cerca de 40 W, com 5W aplicados ao evaporador secundário 150 e com a temperatura 405 do reservatório 155 a aproximadamente -45°C.As mentioned, in one implementation, ethane can be used as the fluid of the heat transfer system 105. Although the critical temperature of ethane is 33 ° C, for the reasons generally described above, system 100 can start from a supercritical state, where system 100 is at a temperature of 70 ° C. When the power Qsp is applied to the secondary evaporator 150, the temperatures of the condenser 120 and the reservoir 155 fall rapidly (between times 452 and 410). A compensation heater can be used to control the temperature of the reservoir 155 and thus of the condenser 120 to -10 ° C. To start the main evaporator 115 from the supercritical temperature of 70 ° C, a heat load or 10 W power input Qsp is applied to the secondary evaporator 150. Once the main evaporator 115 is primed, the power input of the heat Qsp 151 for secondary evaporator 150 and the power applied to and through the compensation heater can both be reduced to bring the system temperature 100 to a nominal operating temperature of about -50 ° C. For example, during the main mode, if a 40W Qin power input is applied to the main evaporator 115, the Qsp power input on the secondary evaporator 150 can be reduced by approximately 3W, while operating at -45 ° C, to mitigate the loss of 3W through heat conditions (as discussed above). As another example, the main evaporator 115. 5 can operate with a Qin power input of about 10 W to about 40 W, with 5 W applied to secondary evaporator 150 and with temperature 405 of reservoir 155 at approximately -45 ° C.

Com referência às Figs. 5A e 5B, em uma implementação, o evaporador principal 115 é projetado como um evaporador de três orifícios 10 500 (que é o projeto mostrado na Fig. 1). Genericamente, no evaporador de três orifícios 500 o líquido flui para dentro de uma entrada de líquido 505, para dentro de um núcleo 510 definido por uma mecha primária 540 e fluido do núcleo 510 escoa de uma saída de fluido 512 para um reservatório solicitado a frio (tal como reservatório 155). O fluido e o núcleo 510 são 15 alojados dentro de um recipiente 515 feito de, por exemplo, alumínio. Em particular, fluido escoando da entrada de líquido 505 para dentro do núcleo 510 escoa através do tubo baioneta 520, para dentro de uma passagem de líquido 521, e escoa através e em tomo do tubo baioneta 520. O fluido pode fluir através de uma mecha secundária 525 (tal como mecha secundária 145 20 do evaporador 115), feita de um material de mecha 530 e uma artéria anular 535. O material de mecha 530 separa a artéria anular 535 de uma primeira passagem de vapor 560. Quando a potência da fonte de calor Qin 116 é aplicada ao evaporador 500, líquido do núcleo 510 penetra em uma mecha primária 540 e evapora, formando vapor que fica livre para escoar ao longo de 25 uma segunda passagem de vapor 565, que inclui um ou mais sulcos de vapor 545, e para fora de uma saída de vapor 550, para dentro da linha de vapor 130. As bolhas de vapor que se formam dentro da primeira passagem de vapor 560 do núcleo 510 são varridas para fora do núcleo 510, através da primeira passagem de vapor 560 e para dentro da saída de fluido 512. Como *· I· · examinado acima, as bolhas de vapor dentro da primeira passagem de vapor 560 podem passar através da mecha secundária 525 se o tamanho dos poros da mecha secundária 525 for bastante grande para acomodar as bolhas de vapor. Alternativa ou adicionalmente, as bolhas de vapor dentro da primeira passagem de vapor 560 podem passar através de uma abertura da mecha secundária 525, formada em qualquer local adequado ao longo da mecha secundária 525, para penetrar na passagem de líquido 521 ou na saída de fluido 512.With reference to Figs. 5A and 5B, in one implementation, the main evaporator 115 is designed as a three-hole evaporator 10 500 (which is the design shown in Fig. 1). Generally, in the three-hole evaporator 500 the liquid flows into a liquid inlet 505, into a core 510 defined by a primary wick 540 and fluid from the core 510 flows from a fluid outlet 512 to a cold requested reservoir. (such as reservoir 155). The fluid and core 510 are housed within a container 515 made of, for example, aluminum. In particular, fluid flowing from the liquid inlet 505 into the core 510 flows through the bayonet tube 520, into a liquid passage 521, and flows through and around the bayonet tube 520. The fluid can flow through a wick secondary 525 (such as secondary wick 145 20 from evaporator 115), made of a wick material 530 and an annular artery 535. The wick material 530 separates annular artery 535 from a first vapor passage 560. When the power of the source heat Qin 116 is applied to the evaporator 500, liquid from the core 510 penetrates a primary wick 540 and evaporates, forming steam that is free to flow over a second steam passage 565, which includes one or more steam grooves 545 , and out of a steam outlet 550, into the steam line 130. The steam bubbles that form within the first steam passage 560 of the core 510 are swept out of the core 510, through the first passage of steam. steam 560 and into the fluid outlet 512. As * · I · · examined above, the steam bubbles within the first steam passage 560 can pass through the secondary wick 525 if the pore size of the secondary wick 525 is quite large to accommodate the steam bubbles. Alternatively or in addition, the steam bubbles within the first steam passage 560 can pass through an opening of the secondary wick 525, formed at any suitable location along the secondary wick 525, to penetrate the liquid passage 521 or the fluid outlet 512.

Com referência à Fig. 6, em outra implementação, o evaporador principal 115 é projetado como um evaporador de quatro orifícios 600, que é um projeto descrito no Pedido U.S. 09/896.561, depositado em 29/06/01. Resumidamente e com ênfase nos aspectos que diferem da configuração de evaporador de três orifícios, o líquido flui para dentro do evaporador 600 através de uma entrada de fluido 605, através de uma baioneta 610 e para dentro de um núcleo 615.0 líquido dentro do núcleo 615 penetra em uma mecha primária 620 e evapora, formando vapor que fica livre para escoar ao longo dos sulcos de vapor 625 e para fora de uma saída de vapor 630, para dentro da linha de vapor 130. Uma mecha secundária 633 dentro do núcleo 615 separa líquido dentro do núcleo do vapor ou bolhas do núcleo (que são produzidos quando líquido do núcleo 615 aquece). As bolhas transportando líquido, formadas dentro de uma primeira passagem de fluido 635, dentro da mecha secundária 633, escoa para fora de uma saída de fluido 640 e o vapor ou bolhas formados dentro de uma passagem de vapor 642, posicionada entre a mecha secundária 633 e a mecha primária 620, escoa para fora de uma saída de vapor 645.Referring to Fig. 6, in another implementation, main evaporator 115 is designed as a four-hole evaporator 600, which is a design described in U.S. Order 09 / 896,561, deposited on 06/29/01. Briefly and with emphasis on aspects that differ from the three-hole evaporator configuration, the liquid flows into the evaporator 600 through a fluid inlet 605, through a bayonet 610 and into a core 615.0 liquid inside the core 615 penetrates on a primary wick 620 and evaporate, forming steam that is free to flow along the steam grooves 625 and out of a steam outlet 630, into the steam line 130. A secondary wick 633 within the core 615 separates liquid inside the steam core or core bubbles (which are produced when liquid from the 615 core heats up). The bubbles carrying liquid, formed within a first fluid passage 635, within the secondary wick 633, seep out of a fluid outlet 640 and the vapor or bubbles formed within a vapor passage 642, positioned between the secondary wick 633 and primary wick 620, drains out of a steam outlet 645.

Com referência também à Fig. 7, um sistema de transporte de calor 700 é mostrado em que o evaporador principal é um evaporador de quatro orifícios 600. O sistema 700 inclui um ou mais sistemas de transferência de calor 705 e um sistema de escorva 710, configurado para converter fluido dentro dos sistemas de transferência de calor 705 em um líquido para escorvar os sistemas de transferência de calor 705. Os evaporadores de quatro orifícios 600 são acoplados a um ou mais condensadores 715 por uma linha de vapor 720 e uma linha de fluido 725. O - 5 sistema de escorva 710 inclui um reservatório solicitado a frio 730, hidráulica e termicamente conectado a um evaporador de escorva 735.Referring also to Fig. 7, a heat transport system 700 is shown in which the main evaporator is a four-hole evaporator 600. System 700 includes one or more heat transfer systems 705 and a priming system 710, configured to convert fluid within the heat transfer systems 705 into a liquid to prime the heat transfer systems 705. Four-hole evaporators 600 are coupled to one or more condensers 715 by a steam line 720 and a fluid line 725. The - 5 priming system 710 includes a cold-ordered reservoir 730, hydraulically and thermally connected to a priming evaporator 735.

Considerações de projeto do sistema de transporte de calor 100 incluem partida do evaporador principal 115 de um estado supercrítico, controle de vazamentos parasitas de calor, condução de calor através da 10 mecha primária 140, solicitação a frio do reservatório de frio 155 e contenção de pressão em temperaturas ambientes que sejam mais elevadas do que a temperatura crítica do fluido de trabalho dentro do sistema de transporte de calor 105. Para acomodar estas considerações de projeto, o corpo ou recipiente (tal como o recipiente 515) do evaporador 115 ou 150 pode ser 15 feito de alumínio 6063 extrusado e as mechas primárias 140 e/ou 190 podem ser feitas de uma mecha de poros finos. Em uma implementação, o diâmetro externo do evaporador 115 ou 150 é de aproximadamente 1,59 cm e o comprimento do recipiente é de aproximadamente 15,2 cm. O reservatório 155 pode ser solicitado a frio para um painel extremo do radiador 165, 20 empregando-se a derivação de alumínio 170. Além disso, um aquecedor (tal como um aquecedor kapton) pode ser preso em um lado do reservatório 155.Design considerations of the heat transport system 100 include starting the main evaporator 115 from a supercritical state, controlling parasitic heat leaks, conducting heat through the primary wick 140, cold request from the cold reservoir 155 and containment of pressure at ambient temperatures that are higher than the critical temperature of the working fluid within the heat transfer system 105. To accommodate these design considerations, the body or vessel (such as vessel 515) of the evaporator 115 or 150 may be 15 made of extruded aluminum 6063 and primary wicks 140 and / or 190 can be made of a fine pore wick. In one implementation, the outer diameter of the evaporator 115 or 150 is approximately 1.59 cm and the length of the container is approximately 15.2 cm. Reservoir 155 can be cold ordered to a radiator end panel 165, 20 using aluminum shunt 170. In addition, a heater (such as a kapton heater) can be attached to one side of reservoir 155.

Em uma implementação, a linha de vapor 130 é feita com tubulação de parede de aço inoxidável lisa, tendo um diâmetro externo (OD) de 0,476 cm e a linha de líquido 125 e a linha de fluido secundária 160 são 25 feitas de tubulação de parede de aço inoxidável lisa tendo um OD de 0,318 cm. As linhas 125, 130, 160 podem ser dobradas em uma rota de serpentina e galvanizada com ouro, para minimizar ganhos de calor parasita. Adicionalmente, as linhas 125, 130, 160 podem ser incluídas em uma caixa de aço inoxidável com aquecedores, para simular um ambiente particular durante <.· ·» o teste. A caixa de aço inoxidável pode ser isolada com isolamento de multicamadas (MLI), para minimizar vazamentos de calor através dos painéis do dissipador térmico 165. .In one implementation, steam line 130 is made with smooth stainless steel wall tubing, having an outside diameter (OD) of 0.476 cm and liquid line 125 and secondary fluid line 160 is 25 made of wall tubing smooth stainless steel having an OD of 0.318 cm. Lines 125, 130, 160 can be folded in a serpentine route and galvanized with gold, to minimize parasitic heat gains. In addition, lines 125, 130, 160 can be included in a stainless steel case with heaters, to simulate a particular environment during <. · · »The test. The stainless steel housing can be insulated with multilayer insulation (MLI) to minimize heat leakage through the 165 heat sink panels.

Em uma implementação, o condensador 122 e a linha de fluido secundária 160 são feitas de tubulação tendo um OD de 0,64 cm. A tubulação é ligada aos painéis do dissipador térmico 165, empregando-se, por exemplo, epóxi. Cada painel do dissipador térmico 165 é um radiador de alumínio de condensação direta de 20 x 48 cm, que utiliza uma folha de face espessa de 0,16 cm. Os aquecedores Kapton podem ser presos aos painéis do dissipador térmico 165, próximo do condensador 120, para evitar congelamento inadvertido do fluido de trabalho. Durante operação, os sensores de temperatura, tais como termopares podem ser usados para monitorar as temperaturas por todo o sistema 100.In one implementation, condenser 122 and secondary fluid line 160 are made of tubing having an OD of 0.64 cm. The piping is connected to the heat sink panels 165, using, for example, epoxy. Each 165 heat sink panel is a 20 x 48 cm direct condensing aluminum radiator, which uses a 0.16 cm thick face sheet. Kapton heaters can be attached to the heatsink panels 165, close to condenser 120, to prevent inadvertent freezing of the working fluid. During operation, temperature sensors, such as thermocouples, can be used to monitor temperatures throughout the system 100.

O sistema de transporte de calor 100 pode ser implementado em quaisquer circunstâncias em que a temperatura crítica do fluido de trabalho do sistema de transferência de calor 105 esteja abaixo da temperatura ambiente em que o sistema 100 está operando. O sistema de transporte de calor 100 pode ser usado para resinar os componentes que requerem resfriamento criogênico.The heat transport system 100 can be implemented in any circumstances where the critical temperature of the working fluid of the heat transfer system 105 is below the ambient temperature in which the system 100 is operating. The heat transport system 100 can be used to resin components that require cryogenic cooling.

Com referência às Figs. 8A-8D, o sistema de transporte de calor 100 pode ser implementado em um sistema criogênico miniaturizado 800, as linhas 125, 130, 160 são feitas de material flexível para permitir configurações de bobina 805, que economizam espaço. O sistema miniaturizado 800 pode operar a -238°C empregando-se fluido neon. A entrada de potência Qin 116 é de aproximadamente 0,3 a 2,5 W. O sistema miniaturizado 800 acopla termicamente com um componente criogênico (ou fonte de calor que requer resfriamento criogênico) 816 a uma fonte de resfriamento criogênico, tal como um crio-resfriador 810 acoplado para resfriaros condensadores 120, 122.With reference to Figs. 8A-8D, the heat transport system 100 can be implemented in a miniaturized cryogenic system 800, lines 125, 130, 160 are made of flexible material to allow for space-saving 805 coil configurations. The miniaturized system 800 can operate at -238 ° C using neon fluid. The Qin 116 power input is approximately 0.3 to 2.5 W. The 800 miniaturized system thermally couples a cryogenic component (or heat source that requires cryogenic cooling) 816 to a cryogenic cooling source, such as a cryogenic -cooled 810 coupled to condenser coolers 120, 122.

O sistema miniaturizado 800 reduz a massa, reduz a flexibilidade e provê capacidade de comutação térmica, quando comparado com os sistemas isolados por vibração, termicamente comutáveis, tradicionais. Os sistemas isolados por vibração, termicamente comutáveis, tradicionais requerem duas ligações condutivas flexíveis (FCLs), um comutador térmico criogênico (CTSW) e uma barra de condução (CB), que forma um circuito para transferir calor do componente criogênico para a fonte de resfriamento criogênico. No sistema miniaturizado 800, o desempenho térmico é aumentado porque o número de interfaces mecânicas é reduzido. As condições de calor nas interfaces mecânicas são responsáveis por uma grande percentagem de ganhos de calor dentro dos sistemas isolados por vibração, termicamente comutáveis, tradicionais. A CB e duas FCLs são substituídas pela tubulação de parede fina, flexível e de baixa massa, usada para as configurações de bobina 805 do sistema miniaturizado 800.The miniaturized 800 system reduces mass, reduces flexibility and provides thermal switching capability when compared to traditional, thermally switchable, vibration-insulated systems. Traditional, thermally switchable, vibration-insulated systems require two flexible conductive connections (FCLs), a cryogenic thermal switch (CTSW) and a conduction bar (CB), which forms a circuit to transfer heat from the cryogenic component to the cooling source cryogenic. In the 800 miniaturized system, thermal performance is increased because the number of mechanical interfaces is reduced. The heat conditions at the mechanical interfaces are responsible for a large percentage of heat gains within the thermally switchable, traditional, switchable systems. CB and two FCLs are replaced by thin, flexible, low-mass tubing used for the 805 coil configurations of the 800 miniaturized system.

Além disso, o sistema miniaturizado 800 pode funcionar de uma larga faixa de distâncias de transporte de calor, o que permite uma configuração em que a fonte de resfriamento (tal como o crio-resfriador 810) é localizada remotamente do componente criogênico 816. As configurações de bobina 805 têm uma baixa massa e baixa área de superfície, assim reduzindo os ganhos de calor parasita através das linhas 125 e 160. A configuração da fonte de resfriamento 810, dentro do sistema miniaturizado 800, facilita a integração e acondicionamento do sistema 800 e reduz as vibrações na fonte de resfriamento 810, o que se toma particularmente importante em aplicações de sensores infravermelhos. Em uma implementação, o sistema miniaturizado 800 foi testado empregando-se neon, operando a 25-40K.In addition, the miniaturized system 800 can operate over a wide range of heat transport distances, which allows for a configuration in which the cooling source (such as the cryocooler 810) is located remotely from the cryogenic component 816. The configurations of coil 805 have a low mass and low surface area, thus reducing the parasitic heat gains through lines 125 and 160. The configuration of the cooling source 810, within the miniaturized system 800, facilitates the integration and conditioning of the system 800 and reduces vibrations at the 810 cooling source, which is particularly important in infrared sensor applications. In one implementation, the miniaturized 800 system was tested using neon, operating at 25-40K.

Com referência às Figs. 9A-9C, o sistema de transporte de calor 100 pode ser implementado em sistema montado ajustável ou articulado 1005, em que o evaporador principal 115 e uma parte das linhas 125, 160 eWith reference to Figs. 9A-9C, the heat transport system 100 can be implemented in an adjustable or articulated mounted system 1005, in which the main evaporator 115 and part of the lines 125, 160 and

130 são montadas para girar em tomo de um eixo geométrico de elevação 1020, dentro de uma faixa de ± 45° e uma parte das linhas 125, 160 e 130 são montadas para girar em tomo de um eixo geométrico azimutal 1025, dentro de uma faixa de ± 220°. As linhas 125, 160, 130 são formadas de tubulação de parede fina e são bobinadas em tomo de cada eixo geométrico de rotação. O sistema 1005 acopla termicamente um componente criogênico (ou fonte de calor que requer resfriamento criogênico) 1016, tal como um sensor de um telescópio criogênico, a uma fonte de resfriamento criogênico, tal como um crio-resfriador 1010, acoplado para resfriar os condensadores 120, 122. A fonte de resfriamento 1010 é localizada em um aeronave estacionária 1060, assim reduzindo a massa do telescópio criogênico. O torque do motor, para controlar a rotação das linhas 125, 160, 130, os requisitos de energia do sistema 1005, os requisitos de controle para a aeronave 1060 e a precisão de pontaria para o sensor 1016 são melhorados. O crio-resfriador 1010 e o radiador ou dissipador térmico 165 podem ser movidos do sensor 1016, reduzindo a vibração dentro do sensor 1016. Em uma implementação, o sistema 1005 foi testado para operar dentro da faixa de 70 - 115K, quando o fluido de trabalho é nitrogênio.130 are mounted to rotate around a lifting axis 1020, within a range of ± 45 ° and part of the lines 125, 160 and 130 are mounted to rotate around a azimuth geometric axis 1025, within a range ± 220 °. Lines 125, 160, 130 are formed of thin-walled tubing and are wound around each axis of rotation. System 1005 thermally couples a cryogenic component (or heat source that requires cryogenic cooling) 1016, such as a cryogenic telescope sensor, to a cryogenic cooling source, such as a 1010 cryocool, coupled to cool condensers 120 , 122. Cooling source 1010 is located on a stationary aircraft 1060, thus reducing the mass of the cryogenic telescope. The engine torque to control the rotation of lines 125, 160, 130, the power requirements of the 1005 system, the control requirements for the 1060 aircraft and the accuracy of aim for the 1016 sensor are improved. The cryocooler 1010 and the radiator or heat sink 165 can be moved from sensor 1016, reducing vibration within sensor 1016. In one implementation, the 1005 system was tested to operate within the 70 - 115K range, when work is nitrogen.

O sistema de transferência de calor 105 pode ser usado em aplicações médicas ou em aplicações em que o equipamento deve ser resfriado a abaixo das temperaturas ambientes. Como outro exemplo, o sistema de transferência de calor 105 pode ser usado para resfriar um sensor infravermelho (IR), que opera em temperaturas criogênicas, para reduzir o ruído ambiente. O sistema de transferência de calor 105 pode ser usado para resfriar uma máquina de vender, que com frequência aloja itens que preferivelmente são resfriados a temperaturas sub-ambientes. O sistema de transporte de calor 105 pode ser usado para resfriar um ou mais componentes de um dispositivo de transporte, tal como um automóvel ou um avião.The 105 heat transfer system can be used in medical applications or in applications where the equipment must be cooled to below ambient temperatures. As another example, the heat transfer system 105 can be used to cool an infrared (IR) sensor, which operates at cryogenic temperatures, to reduce ambient noise. The heat transfer system 105 can be used to cool a vending machine, which often houses items that are preferably cooled to sub-ambient temperatures. The heat transport system 105 can be used to cool one or more components of a transport device, such as an automobile or an airplane.

Outras implementações estão dentro do escopo das seguintes reivindicações. Por exemplo, o condensador 120 e o dissipador térmico 165 podem ser projetados como um sistema integral, tal como, por exemplo, um radiador. Similarmente, o condensador secundário 122 e o dissipador térmico 165 podem ser formados por um radiador. O dissipador térmico 165 pode ser um dissipador térmico passivo (tal como um radiador) ou um crio-resfriador, que ativamente esfrie os condensadores 120, 122.Other implementations are within the scope of the following claims. For example, condenser 120 and heat sink 165 can be designed as an integral system, such as, for example, a radiator. Similarly, secondary condenser 122 and heat sink 165 can be formed by a radiator. Heat sink 165 can be a passive heat sink (such as a radiator) or a cryocooler, which actively cools capacitors 120, 122.

Em outra implementação, a temperatura do reservatório 155 é controlada empregando-se um aquecedor. Em uma outra implementação, o reservatório 155 é aquecido usando-se calor parasita.In another implementation, the temperature of the reservoir 155 is controlled using a heater. In another implementation, reservoir 155 is heated using parasitic heat.

Em outra implementação, um anel coaxial de isolamento é formado e colocado entre a linha de líquido 125 e a linha de fluido secundária 160, que circunda o anel de isolamento.In another implementation, a coaxial isolation ring is formed and placed between the liquid line 125 and the secondary fluid line 160, which surrounds the isolation ring.

Projeto do EvaporadorEvaporator Design

Os evaporadores são componentes inteiriços de sistemas de transferência de calor de duas fases. Por exemplo, como mostrado acima nas Figs. 5A e 5B, o evaporador 500 inclui um corpo ou recipiente evaporador 515, que fica em contato com a mecha primária 540, que circunda o núcleo 510. O núcleo 510 define uma passagem de fluxo para o fluido de trabalho. A mecha primária 540 é circundada em sua periferia por uma pluralidade de canais de fluxo ou sulcos de vapor periféricos 545. Os canais 545 coletam vapor na interface entre a mecha 540 e o corpo evaporador 515. Os canais 545 ficam em contato com a saída de vapor 550, que alimenta dentro da linha de vapor, que alimenta dentro do condensador, para possibilitar a evacuação do vapor formado dentro do evaporador 115.Evaporators are integral components of two-phase heat transfer systems. For example, as shown above in Figs. 5A and 5B, the evaporator 500 includes an evaporator body or container 515, which is in contact with the primary wick 540, which surrounds the core 510. The core 510 defines a flow passage for the working fluid. Primary wick 540 is surrounded at its periphery by a plurality of flow channels or peripheral steam grooves 545. Channels 545 collect steam at the interface between wick 540 and evaporator body 515. Channels 545 are in contact with the outlet of steam 550, which feeds into the steam line, which feeds into the condenser, to enable the evacuation of the steam formed within the evaporator 115.

O evaporador 500 e os outros evaporadores examinados acima com freqüência têm uma geometria cilíndrica, isto é, o núcleo do evaporador forma uma passagem cilíndrica, através da qual o fluido de trabalho passa. A geometria cilíndrica do evaporador é útil para aplicações de resfriamento, em que a superfície de aquisição de calor é cilindricamente côncava. Muitas aplicações de resfriamento requerem que o calor seja transferido para longe de uma fonte de calor tendo uma superfície plana. Nestas espécies de aplicações, o evaporador pode ser modificado para incluir um suporte condutivo plano, para igualar a área de cobertura da fonte de calor tendo a superfície plana. Tal projeto é mostrado, por exemplo, na Patente U.S. 6.382.309.The evaporator 500 and the other evaporators examined above often have a cylindrical geometry, that is, the evaporator core forms a cylindrical passage through which the working fluid passes. The cylindrical geometry of the evaporator is useful for cooling applications, where the heat acquisition surface is cylindrically concave. Many cooling applications require heat to be transferred away from a heat source having a flat surface. In these kinds of applications, the evaporator can be modified to include a flat conductive support, to match the coverage area of the heat source having the flat surface. Such a design is shown, for example, in U.S. Patent 6,382,309.

A geometria cilíndrica do evaporador facilita a concordância com as restrições termodinâmicas da operação LHP (isto é, a minimização dos vazamentos de calor para dentro do reservatório). As restrições da operação LHP origina-se do grau de sub-resfriamento que um LHP necessita para produzir operação normal de equilíbrio. Adicionalmente, a geometria cilíndrica do evaporador é relativamente de fácil fabricação, manuseio, usinagem e processamento.The cylindrical geometry of the evaporator facilitates compliance with the thermodynamic restrictions of the LHP operation (that is, the minimization of heat leaks into the reservoir). The restrictions of the LHP operation stem from the degree of subcooling that an LHP needs to produce normal equilibrium operation. Additionally, the cylindrical geometry of the evaporator is relatively easy to manufacture, handle, machine and process.

Entretanto, como será descrito a seguir, um evaporador pode ser projetado com uma forma plana, para mais naturalmente fixar-se a uma fonte plana de calor.However, as will be described below, an evaporator can be designed with a flat shape, to more naturally attach itself to a flat heat source.

Projeto PlanarPlanar Project

Com referência à Fig. 10, um evaporador 1000, para um sistema de transferência de calor, inclui uma parede de barreira de vapor 1005, uma parede de barreira de líquido 1010, uma mecha primária 1015, entre a parede de barreira de vapor e o lado interno da parede de barreira de líquido 1010, os canais de remoção de vapor 1020 e os canais de fluxo de líquido 1025.Referring to Fig. 10, an evaporator 1000, for a heat transfer system, includes a vapor barrier wall 1005, a liquid barrier wall 1010, a primary wick 1015, between the vapor barrier wall and the inner side of the liquid barrier wall 1010, the vapor removal channels 1020 and the liquid flow channels 1025.

A parede de barreira de vapor 1005 fica em contato íntimo com a mecha primária 1015. A parede de barreira de líquido 1010 contém fluido de trabalho em um lado interno da parede de barreira de líquido 1010, de modo que o fluido de trabalho escoe somente ao longo do lado interno da parede de barreira de líquido 1010. A parede de barreira de líquido 1010 fecha o envoltório do evaporador e ajuda a organizar e distribuir o fluido de trabalho através dos canais de fluxo de líquido 1025. Os canais de remoção de vapor 1020 são localizados em uma interface entre uma superfície de vaporização 1017 da mecha primária 1015 e a parede de barreira de vapor 1005. Os canais de fluxo de líquido 1025 são localizados entre a parede de barreira de líquido 1010 e a mecha primária 1015.The vapor barrier wall 1005 is in close contact with the primary wick 1015. The liquid barrier wall 1010 contains working fluid on the inner side of the liquid barrier wall 1010, so that the working fluid drains only when along the inner side of the liquid barrier wall 1010. The liquid barrier wall 1010 closes the evaporator casing and helps organize and distribute the working fluid through the liquid flow channels 1025. The vapor removal channels 1020 they are located at an interface between a vaporization surface 1017 of the primary wick 1015 and the vapor barrier wall 1005. The liquid flow channels 1025 are located between the liquid barrier wall 1010 and the primary wick 1015.

A parede de barreira de vapor 1005 atua como uma superfície aquisição de calor para uma fonte de calor. A parede de barreira de vapor 1005 é feita de um material condutivo de calor, tal como, por exemplo, metal laminado. O material escolhido para a parede de barreira de vapor 1005 tipicamente é capaz de suportar a pressão interna do fluido de trabalho.The vapor barrier wall 1005 acts as a heat acquisition surface for a heat source. The vapor barrier wall 1005 is made of a heat conductive material, such as, for example, laminated metal. The material chosen for the vapor barrier wall 1005 is typically capable of withstanding the internal pressure of the working fluid.

Os canais de remoção de vapor 1025 são projetados para equilibrar a resistência hidráulica dos canais 1020 com a condução de calor, através da parede de barreira de vapor 1005, para dentro de uma mecha primária 1015. Os canais 1020 podem ser atacados eletroquimicamente, usinados ou moldados em uma superfície com qualquer outro método conveniente.Vapor removal channels 1025 are designed to balance the hydraulic resistance of channels 1020 with the conduction of heat, through the vapor barrier wall 1005, into a primary wick 1015. Channels 1020 can be electrochemically attacked, machined or molded on a surface with any other convenient method.

Os canais de remoção de vapor 1020 são mostrados como sulcos no lado interno da parede de barreira de vapor 1005. Entretanto, os canais de remoção de vapor podem ser projetados e localizados de diversas diferentes maneiras, dependendo da abordagem de projeto escolhida. Por exemplo, de acordo com outras implementações, os canais de remoção de vapor 1020 são sulcados dentro da superfície externa da mecha primária 1015 ou embutidos dentro da mecha primária 1015, de modo que fiquem sob a superfície da mecha primária. O projeto dos canais de remoção de vapor 1020 é selecionado para aumentar a facilidade e conveniência de manufatura e para rigorosamente aproximar-se de uma ou mais das seguintes diretrizes.The vapor removal channels 1020 are shown as grooves on the inner side of the vapor barrier wall 1005. However, the vapor removal channels can be designed and located in several different ways, depending on the design approach chosen. For example, according to other implementations, the vapor removal channels 1020 are grooved within the outer surface of the primary wick 1015 or embedded within the primary wick 1015, so that they are under the surface of the primary wick. The design of the 1020 vapor removal channels is selected to increase the ease and convenience of manufacturing and to strictly approach one or more of the following guidelines.

Primeiro, o diâmetro interno dos canais de remoção de vapor 1020 deve ser suficiente para lidar com o fluxo de vapor gerado na superfície de vaporização 1017 da mecha primária 1015, sem uma significativa queda de pressão. Segundo, a superfície de contato, entre a parede de barreira de vapor 1005 e a mecha primária 1015, deve ser maximizada para prover eficiente transferência de calor da fonte de calor para a superfície de vaporização da mecha primária 1015. Terceiro, a espessura 1030 da parede de barreira de vapor 1005, que fica em contato com a mecha primária 1015, deve ser minimizada. Quando a espessura 1030 aumenta, a vaporização na superfície da mecha primária 1015 é reduzida e o transporte de vapor, através dos canais de remoção de vapor 1020, é reduzido.First, the internal diameter of the vapor removal channels 1020 must be sufficient to handle the flow of steam generated on the vaporization surface 1017 of the primary wick 1015, without a significant pressure drop. Second, the contact surface, between the vapor barrier wall 1005 and the primary wick 1015, should be maximized to provide efficient heat transfer from the heat source to the vaporization surface of the primary wick 1015. Third, the thickness 1030 of the vapor barrier wall 1005, which is in contact with primary wick 1015, should be minimized. When the thickness 1030 increases, the vaporization on the surface of the primary wick 1015 is reduced and the transport of steam through the vapor removal channels 1020 is reduced.

O evaporador 1000 pode ser montado de partes separadas. Altemativamente, o evaporador 1000 pode ser feito como uma parte única por sinterização in situ da mecha primária 1015, entre duas paredes tendo mandris especiais, para formar canais em ambos os lados da mecha.Evaporator 1000 can be mounted in separate parts. Alternatively, the evaporator 1000 can be made as a single part by sintering in situ the primary wick 1015, between two walls having special mandrels, to form channels on both sides of the wick.

A mecha primária 1015 provê a superfície de vaporização 1017 e bombeia ou alimenta o fluido de trabalho, dos canais de fluxo de líquido 1025, para a superfície de vaporização da mecha primária 1015.Primary wick 1015 provides the vaporization surface 1017 and pumps or feeds the working fluid from the liquid flow channels 1025 to the vaporization surface of the primary wick 1015.

O tamanho e projeto da mecha primária 1015 envolve diversas considerações. A condutividade térmica da mecha primária 1015 deve ser bastante baixa para reduzir o vazamento de calor da superfície de vaporização 1017, através da mecha primária 1015, e para os canais de fluxo de fluido 1025. O vazamento de calor pode também ser afetado pelas dimensões lineares da mecha primária 1015. Por esta razão, as dimensões lineares da mecha primária 1015 devem ser apropriadamente otimizadas, para reduzir o vazamento de calor. Por exemplo, um aumento da espessura 1019 da mecha primária 1015 pode reduzir o vazamento de calor. Entretanto, a espessura aumentada 1019 pode aumentar a resistência hidráulica da mecha primária 1015 para o fluxo do fluido de trabalho. Ao trabalhar projetos LHP, a resistência hidráulica do fluido de trabalho, devida à mecha primária 1015, pode ser significativa e um balanço apropriado destes fatores é importante.The size and design of the primary strand 1015 involves several considerations. The thermal conductivity of the primary wick 1015 must be very low to reduce the heat leakage from the vaporization surface 1017, through the primary wick 1015, and to the fluid flow channels 1025. The heat leak can also be affected by linear dimensions of the primary wick 1015. For this reason, the linear dimensions of the primary wick 1015 must be appropriately optimized to reduce heat leakage. For example, increasing the thickness 1019 of primary wick 1015 can reduce heat leakage. However, the increased thickness 1019 can increase the hydraulic resistance of the primary wick 1015 for the flow of the working fluid. When working on LHP projects, the hydraulic resistance of the working fluid, due to the primary wick 1015, can be significant and an appropriate balance of these factors is important.

A força que aciona ou bombeia o fluido de trabalho de um sistema de transferência de calor é uma diferença de temperatura ou pressão entre os lados de vapor e líquido da mecha primária. A diferença de pressão é suportada pela mecha primária e é mantida por apropriado controle do balanço térmico do fluido de trabalho entrante.The force that drives or pumps the working fluid of a heat transfer system is a difference in temperature or pressure between the liquid and vapor sides of the primary wick. The pressure difference is supported by the primary wick and is maintained by appropriate control of the thermal balance of the incoming working fluid.

O líquido retomando para o evaporador oriundo do condensador passa através de uma linha de retomo de líquido e é ligeiramente sub-resfriado. O grau de sub-resfriamento compensa o vazamento de calor através da mecha primária e o vazamento de calor do ambiente para dentro do reservatório, dentro da linha de retomo de líquido. O sub-resfriamento do líquido mantém um balanço térmico do reservatório. Entretanto, existem outros métodos úteis para manter o balanço térmico do reservatório.The liquid returning to the evaporator from the condenser passes through a liquid return line and is slightly subcooled. The degree of subcooling compensates for the leakage of heat through the primary wick and the leakage of heat from the environment into the reservoir, within the liquid return line. The sub-cooling of the liquid maintains a thermal balance of the reservoir. However, there are other useful methods for maintaining the thermal balance of the reservoir.

Um método é uma troca de calor organizada, entre o reservatório e o meio-ambiente. Para evaporadores tendo um projeto plano, tal como aqueles com freqüência usados para aplicações terrestres, o sistema de transferência de calor inclui aletas de troca de calor no reservatório e/ou na parede de barreira de líquido 1010 do evaporador 1000. As forças de convecção natural destas aletas fornecem sub-resfriamento e reduzem a tensão no condensador e no reservatório do sistema de transferência de calor.One method is an organized heat exchange between the reservoir and the environment. For evaporators having a flat design, such as those frequently used for terrestrial applications, the heat transfer system includes heat exchange fins on the reservoir and / or on the liquid barrier wall 1010 of the evaporator 1000. The natural convection forces these fins provide subcooling and reduce the tension in the condenser and the heat transfer system reservoir.

A temperatura do reservatório ou a diferença de temperatura entre o reservatório e a superfície de vaporização 1017 da mecha primária 1015 suporta a circulação do fluido de trabalho através do sistema de transferência de calor. Alguns sistemas de transferência de calor podem requerer um grau adicional de sub-resfriamento. O grau requerido pode ser maior do que aquele o condensador pode produzir, mesmo se o condensador for completamente bloqueado.The temperature of the reservoir or the temperature difference between the reservoir and the vaporization surface 1017 of the primary wick 1015 supports the circulation of the working fluid through the heat transfer system. Some heat transfer systems may require an additional degree of subcooling. The required degree can be greater than that the capacitor can produce, even if the capacitor is completely blocked.

Projetando-se o evaporador 1000, três variáveis precisam ser controladas. Primeira, a organização e projeto dos canais de fluxo de líquido 1025 precisam ser determinados. Segunda, a ventilação do vapor dos canais de fluxo de líquido 1025 necessita ser o fator primário. Terceira, o evaporadorWhen designing the evaporator 1000, three variables need to be controlled. First, the organization and design of the 1025 liquid flow channels needs to be determined. Second, venting the vapor from the 1025 liquid flow channels needs to be the primary factor. Third, the evaporator

1000 deve ser projetado para assegurar que líquido encha os canais de fluxo de líquido 1025. Estas três variáveis são inter-relacionadas e, assim, devem ser consideradas e otimizadas juntas, para formar um sistema de transferência de calor eficaz.1000 must be designed to ensure that liquid fills the 1025 liquid flow channels. These three variables are interrelated and thus must be considered and optimized together to form an effective heat transfer system.

- 5 Como mencionado, é importante obter-se um balanço apropriado entre o vazamento de calor para dentro do lado de líquido do , evaporador e as capacidades de bombeio da mecha primária. Este processo de balanço não pode ser realizado independentemente da otimização do condensador, que provê sub-resfriamento, porque quanto maior o vazamento 10 de calor permitido no projeto do evaporador, mais sub-resfriamento necessita ser produzido no condensador. Quanto mais longo o condensador, maior são as perdas hidráulicas em linhas de fluido, o que pode requerer diferente material de mecha com melhores capacidades de bombeio.- 5 As mentioned, it is important to obtain an appropriate balance between the leakage of heat into the liquid side of the evaporator and the pumping capabilities of the primary wick. This balancing process cannot be performed independently of the optimization of the condenser, which provides subcooling, because the greater the heat leakage 10 allowed in the evaporator design, the more subcooling needs to be produced in the condenser. The longer the condenser, the greater the hydraulic losses in fluid lines, which may require different wick material with better pumping capabilities.

Em operação, quando potência de uma fonte de calor é 15 aplicada ao evaporador 1000, líquido dos canais de fluxo de líquido 1025 penetra na mecha primária 1015 e evapora-se, formando vapor que está livre para fluir ao longo dos canais de remoção de vapor 1020. O fluxo de líquido para dentro do evaporador 1000 é provido pelos canais de fluxo de líquido 1025. Os canais de fluxo de líquido 1025 suprem a mecha primária 1015 com _ 20 suficiente líquido, para substituir o líquido que é vaporizado no lado de vapor da mecha primária 1015 e para substituir o líquido que é vaporizado no lado de líquido da mecha primária 1015.In operation, when power from a heat source is applied to the evaporator 1000, liquid from the liquid flow channels 1025 penetrates the primary wick 1015 and evaporates, forming steam that is free to flow along the vapor removal channels. 1020. The liquid flow into the evaporator 1000 is provided by the liquid flow channels 1025. The liquid flow channels 1025 supply the primary wick 1015 with sufficient liquid _ 20 to replace the liquid that is vaporized on the vapor side. of the primary wick 1015 and to replace the liquid that is vaporized on the liquid side of the primary wick 1015.

O evaporador 1000 pode incluir uma mecha secundária 1040, que provê controle de fase no lado de líquido do evaporador 1000 e suporta 25 alimentação da mecha primária 1015 em modos críticos de operação (como discutido acima). A mecha secundária 1040 é formada entre os canais de fluxo de líquido 1025 e a mecha primária 1015. A mecha secundária pode ser uma tela metálica (como mostrado na Fig. 10) ou uma artéria avançada e complicada ou uma estrutura de mecha em chapa. Adicionalmente, o evaporador 1000 pode incluir um canal de ventilação de vapor 1045 em uma interface entre a mecha primária 1015 e a mecha secundária 1040.The evaporator 1000 may include a secondary wick 1040, which provides phase control on the liquid side of the evaporator 1000 and supports 25 supply of the primary wick 1015 in critical modes of operation (as discussed above). The secondary wick 1040 is formed between the liquid flow channels 1025 and the primary wick 1015. The secondary wick can be a wire mesh (as shown in Fig. 10) or an advanced and complicated artery or a wick plate structure. In addition, the evaporator 1000 may include a steam vent 1045 at an interface between primary wick 1015 and secondary wick 1040.

A condução de calor, através da mecha primária 1015, pode iniciar a vaporização do fluido de trabalho em um local errado - em um lado de líquido do evaporador 1000, próximo ou dentro dos canais de fluxo de líquido 1025. O canal de ventilação de vapor 1045 supre o vapor indesejado para longe da mecha, para dentro do reservatório de duas fases.The conduction of heat, through the primary wick 1015, can initiate the vaporization of the working fluid in the wrong place - on a liquid side of the evaporator 1000, near or within the 1025 liquid flow channels. The vapor vent channel 1045 supplies the unwanted steam away from the wick, into the two-stage reservoir.

A estrutura de poros finos da mecha primária 1015 pode criar uma significativa resistência de fluxo para o líquido. Portanto, é importante otimizar o número, geometria e projeto dos canais de fluxo de líquido 1025. O objetivo desta otimização é suportar um fluxo de alimentação uniforme ou próximo de uniforme à superfície de vaporização 1017. Além disso, quando a espessura 1019 da mecha primária 1015 é reduzida, os canais de fluxo de líquido 1025 podem ser mais afastados entre si.The fine pore structure of the primary strand 1015 can create significant flow resistance for the liquid. Therefore, it is important to optimize the number, geometry and design of the 1025 liquid flow channels. The purpose of this optimization is to support a uniform or close to uniform feed flow to the 1017 vaporization surface. In addition, when the 1019 thickness of the primary wick 1015 is reduced, the liquid flow channels 1025 can be further apart.

' O evaporador 1000 pode requerer significativa pressão de vapor para operar com um fluido de trabalho particular dentro do evaporador 1000. O uso de um fluido de trabalho, com uma alta pressão de vapor, pode causar diversos problemas com a contenção de pressão do envoltório do evaporador. As soluções tradicionais para o problema de contenção de pressão, tais como espessamento das paredes do evaporador, não são sempre eficazes. Por exemplo, em evaporadores planares, tendo uma significativa área plana, as paredes tomam-se tão espessas que a diferença de temperatura é aumentada e a condutância de calor do evaporador é degradada. Adicionalmente, mesmo deflexão microscópica das paredes, devido à contenção de pressão, resulta em uma perda de contato entre as paredes e a mecha primária. Tal perda de contato impacta a transferência de calor através do evaporador. E a deflexão microscópica das paredes cria dificuldades com as interfaces entre o evaporador e a fonte de calor e qualquer equipamento de resfriamento externo. ’'The evaporator 1000 may require significant vapor pressure to operate with a particular working fluid within the evaporator 1000. The use of a working fluid, with a high vapor pressure, can cause several problems with the pressure containment of the evaporator. Traditional solutions to the pressure containment problem, such as thickening of the evaporator walls, are not always effective. For example, in planar evaporators, having a significant flat area, the walls become so thick that the temperature difference is increased and the heat conductance of the evaporator is degraded. Additionally, even microscopic deflection of the walls, due to pressure containment, results in a loss of contact between the walls and the primary wick. Such loss of contact impacts the heat transfer through the evaporator. And the microscopic deflection of the walls creates difficulties with the interfaces between the evaporator and the heat source and any external cooling equipment. ’

Projeto AnularCancel Project

Com referência às Figs. 10-13, um evaporador anular 1100 é formado enrolando-se eficazmente o evaporador planar 1000, de modo que a mecha primária 1015 forme um circuito fechado para trás em si própria e forme um formato anular. O evaporador 1100 pode ser usado em aplicações em que as fontes de calor tenham um perfil externo cilíndrico ou em aplicações em que a fonte de calor pode ser conformada como um cilindro. O formato anular combina a resistência de um cilindro para contenção de pressão e a superfície de interface curvada para contato melhor possível com as fontes de calor conformadas cilindricamente.With reference to Figs. 10-13, an annular evaporator 1100 is formed by effectively winding the planar evaporator 1000, so that the primary wick 1015 forms a closed loop behind itself and forms an annular shape. The 1100 evaporator can be used in applications where the heat sources have a cylindrical outer profile or in applications where the heat source can be shaped like a cylinder. The annular shape combines the resistance of a cylinder for pressure containment and the curved interface surface for the best possible contact with cylindrically shaped heat sources.

O evaporador 1100 inclui uma parede de barreira de vapor 1105, uma parede de barreira de líquido 1110, uma mecha primária 1115, posicionada entre a parede de barreira de vapor 1105 e o lado interno da parede de barreira de líquido 1110, os canais de remoção de vapor 1120 e os canais de fluxo de líquido 1125. A parede de barreira de líquido 1110 é coaxial com a mecha primária 1115 e a parede de barreira de vapor 1105.The evaporator 1100 includes a vapor barrier wall 1105, a liquid barrier wall 1110, a primary wick 1115, positioned between the vapor barrier wall 1105 and the inner side of the liquid barrier wall 1110, the removal channels of vapor 1120 and liquid flow channels 1125. The liquid barrier wall 1110 is coaxial with the primary wick 1115 and the vapor barrier wall 1105.

A parede de barreira de vapor 1105 contata intimamente a mecha primária 1115. A parede de barreira de líquido 1110 contém fluido de trabalho em um lado interno da parede de barreira de líquido 1110, de modo que o fluido de trabalho escoa somente ao longo do lado interno da parede de barreira de líquido 1110. A parede de barreira de líquido 1110 fecha o envoltório do evaporador e ajuda a organizar e distribuir o fluido de trabalho através dos canais de fluxo de líquido 1125.The vapor barrier wall 1105 intimately contacts the primary wick 1115. The liquid barrier wall 1110 contains working fluid on an internal side of the liquid barrier wall 1110, so that the working fluid flows only along the side internal of the liquid barrier wall 1110. The liquid barrier wall 1110 closes the evaporator casing and helps to organize and distribute the working fluid through the liquid flow channels 1125.

Os canais de remoção de vapor 1120 são localizados em uma interface entre uma superfície de vaporização 1117 da mecha primária 1115 e a parede de barreira de vapor 1105. Os canais de fluxo de líquido 1125 são localizados entre a parede de barreira de líquido 1110 e a mecha primária 1115. A parede de barreira de vapor 1105 atua como uma superfície de aquisição de calor e o vapor gerado nesta superfície é removido pelos canais de remoção de vapor 1120.The vapor removal channels 1120 are located at an interface between a vaporization surface 1117 of the primary wick 1115 and the vapor barrier wall 1105. The liquid flow channels 1125 are located between the liquid barrier wall 1110 and the primary wick 1115. The vapor barrier wall 1105 acts as a heat acquisition surface and the steam generated on this surface is removed by the vapor removal channels 1120.

A mecha primária 1115 enche o volume entre a parede de barreira de vapor 1105 e a parede de barreira de líquido 1110 do evaporador 1100, para prover vaporização menisco inversa confiável.Primary wick 1115 fills the volume between the vapor barrier wall 1105 and the liquid barrier wall 1110 of the evaporator 1100, to provide reliable reverse meniscus vaporization.

O evaporador 1100 pode também ser equipado com aletas de troca de calor 1150, que contatam a parede de barreira de líquido 1110 para solicitar por frio a parede de barreira de líquido 1110. Os canais de fluxo de líquido 1125 recebem líquido de uma entrada de líquido 1155 e os canais de remoção de vapor 1120 estendem-se para prover vapor a uma saída de vapor 10 1160.The evaporator 1100 can also be equipped with heat exchange fins 1150, which contact the liquid barrier wall 1110 to cold request the liquid barrier wall 1110. The liquid flow channels 1125 receive liquid from a liquid inlet 1155 and the vapor removal channels 1120 extend to supply steam to a steam outlet 10 1160.

O evaporador 1100 pode ser usado em um sistema de transporte de calor que inclui um reservatório anular 1165 adjacente à mecha primária 1115. O reservatório 1165 pode ser solicitado por frio com as aletas de troca de calor 1150, que se estendem através do reservatório 1165. A 15 solicitação por frio do reservatório 1165 permite utilização da inteira área do condensador, sem necessidade de gerar sub-resfriamento no condensador. O excessivo resfriamento provido pela solicitação a frio do reservatório 1165 e do evaporador 1100 compensa os vazamentos de calor parasita através da mecha primária 1115 para dentro do lado de líquido do evaporador 1100.The evaporator 1100 can be used in a heat transport system that includes an annular reservoir 1165 adjacent to the primary wick 1115. The reservoir 1165 can be ordered cold with the heat exchange fins 1150, which extend through the reservoir 1165. The cold request of the 1165 reservoir allows the use of the entire area of the condenser, without the need to generate sub-cooling in the condenser. The excessive cooling provided by the cold request of reservoir 1165 and evaporator 1100 compensates for parasitic heat leaks through the primary wick 1115 into the liquid side of the evaporator 1100.

Em outra implementação, o projeto do evaporador pode ser invertido e as características de vaporização podem ser colocadas em um perímetro externo e as características de retomo do líquido podem ser colocadas no perímetro interno.In another implementation, the evaporator design can be reversed and the vaporization characteristics can be placed on an external perimeter and the liquid return characteristics can be placed on the internal perimeter.

O formato anular do evaporador 1100 pode prover uma ou 25 mais das seguintes ou adicionais vantagens. Primeiro, os problemas com a contenção da pressão podem ser reduzidos ou eliminados no evaporador anular 1100. Segundo, a mecha primária 1115 pode não necessitar ser sinterizada por dentro, assim provendo mais espaço para um projeto mais sofisticado dos lados de vapor e líquido da mecha primária 1115.The annular shape of the 1100 evaporator can provide one or 25 more of the following or additional advantages. First, problems with pressure containment can be reduced or eliminated in the annular evaporator 1100. Second, the primary wick 1115 may not need to be sintered from the inside, thus providing more space for a more sophisticated design of the vapor and liquid sides of the wick primary 1115.

Com referência também às Figs. 14A-H, um evaporador anular 1400 é mostrado tendo uma entrada de líquido 1455 e uma saída de vapor 1460. O evaporador anular 1400 inclui uma parede de barreira de vapor 1700 (Figs. 14G, 14H e 17A-D), uma parede de barreira de líquido 1500 (Figs. 14G, 14H e 17A-17D), uma mecha primária 1600 (Figs. 14G, 14H e 16A-D) posicionada entre a parede de barreira de vapor 1700 e o lado interno da parede de barreira de líquido 1500, canais de remoção de vapor 1465 (Figs. 14H, 15A, 15B) e canais de fluxo de líquido 1505 (Fig. 14H). O evaporador anular 1400 também inclui um anel 1800 (Figs. 14G e 18A-D), que assegura espaçamento entre a parede de barreira de vapor 1700 e a parede de barreira de líquido 1500 e um anel 1900 (Figs. 14G, 14H e 19A-D) em uma base do evaporador 1400, que provê suporte para a parede de barreira de líquido 1500 e a mecha primária 1600. A parede de barreira de vapor 1700, a parede de barreira de líquido 1500, o anel 1800, o anel 1900 e a mecha 1600 são preferivelmente formados de aço inoxidável.With reference also to Figs. 14A-H, an annular evaporator 1400 is shown having a liquid inlet 1455 and a steam outlet 1460. The annular evaporator 1400 includes a vapor barrier wall 1700 (Figs. 14G, 14H and 17A-D), a wall of liquid barrier 1500 (Figs. 14G, 14H and 17A-17D), a primary wick 1600 (Figs. 14G, 14H and 16A-D) positioned between the vapor barrier wall 1700 and the inner side of the liquid barrier wall 1500, vapor removal channels 1465 (Figs. 14H, 15A, 15B) and liquid flow channels 1505 (Fig. 14H). The annular evaporator 1400 also includes a 1800 ring (Figs. 14G and 18A-D), which ensures spacing between the vapor barrier wall 1700 and the liquid barrier wall 1500 and a 1900 ring (Figs. 14G, 14H and 19A -D) on an evaporator base 1400, which provides support for the liquid barrier wall 1500 and the primary wick 1600. The vapor barrier wall 1700, the liquid barrier wall 1500, the ring 1800, the ring 1900 and the wick 1600 are preferably formed of stainless steel.

A parte superior do evaporador 1400 (isto é, acima da mecha 1600) inclui um volume de expansão 1470 (Fig. 14H). Os canais de fluxo de líquido 1505, que são formados na parede de barreira de líquido 1500, são alimentados pela entrada de líquido 1455. A mecha 1600 separa os canais de fluxo de líquido 1505 dos canais de remoção de vapor 1465, que conduzem à saída de vapor 1460, através de um coroa anular de vapor 1475 (Fig. 14H) formada no anel 1900. Os canais de vapor 1465 podem ser atacados fotoquimicamente dentro da superfície da parede de barreira de vapor 1700, como examinado abaixo com maiores detalhes.The upper part of the evaporator 1400 (that is, above the wick 1600) includes an expansion volume 1470 (Fig. 14H). The liquid flow channels 1505, which are formed in the liquid barrier wall 1500, are fed by the liquid inlet 1455. The wick 1600 separates the liquid flow channels 1505 from the vapor removal channels 1465, which lead to the outlet of steam 1460, through an annular steam crown 1475 (Fig. 14H) formed in ring 1900. Steam channels 1465 can be attacked photochemically within the surface of the vapor barrier wall 1700, as examined in more detail below.

Os evaporadores aqui descritos podem operar em qualquer combinação de materiais, dimensões e arranjos, contanto que eles corporifiquem as características descritas acima. Não há restrições que não os critérios mencionados aqui; o evaporador pode ser feito de qualquer formato, tamanho e material. As únicas restrições do projeto são que os materiais ν· -·> »; η . > Ο w I- ·-.> C -> *·-’ :/ ϊ ί » » - »».The evaporators described here can operate in any combination of materials, dimensions and arrangements, as long as they embody the characteristics described above. There are no restrictions other than the criteria mentioned here; the evaporator can be made of any shape, size and material. The only restrictions of the project are that the materials ν · - ·>»; η. > Ο w I- · -.> C -> * · - ': / ϊ ί »» - »».

w e· Ο - * · W * * V * aplicáveis sejam compatíveis entre si e que o fluido de trabalho seja selecionado em consideração às restrições estruturais, corrosão, geração de gases não-condensáveis e problemas de tempo de vida. w and · Ο - * · W * * V * applicable are compatible with each other and that the working fluid is selected in consideration of structural restrictions, corrosion, generation of non-condensable gases and life span problems.

Muitas aplicações terrestres podem incorporar um LHP com um evaporador anular 1100. A orientação do evaporador anular em um campo de gravidade é predeterminada pela natureza da aplicação e o formato da superfície quente.Many terrestrial applications can incorporate an LHP with an 1100 annular evaporator. The orientation of the annular evaporator in a gravity field is predetermined by the nature of the application and the shape of the hot surface.

Sistema Cíclico de Troca de CalorCyclic Heat Exchange System

Os sistemas cíclicos de troca de calor podem ser configurados com um ou mais sistemas de transferência de calor, para controlar uma temperatura em uma região do sistema de troca de calor. O sistema de troca de calor cíclico pode ser qualquer sistema que opere utilizando um ciclo termodinâmico, tal como, por exemplo, um sistema de troca de calor cíclico, um sistema de troca de calor Stirling (também conhecido como um motor Stirling) ou um sistema de condicionamento de ar.Cyclic heat exchange systems can be configured with one or more heat transfer systems, to control a temperature in a region of the heat exchange system. The cyclic heat exchange system can be any system that operates using a thermodynamic cycle, such as, for example, a cyclic heat exchange system, a Stirling heat exchange system (also known as a Stirling engine) or a system of air conditioning.

Com referência à Fig. 20, um sistema de troca de calor Stirling 2000 utiliza um tipo conhecido de ciclo de refrigeração ambientalmente conveniente e eficiente. O sistema Stirling 2000 funciona pelo direcionamento de um fluido de trabalho (por exemplo, hélio) através de quatro operações repetitivas; isto é, uma operação de adição de calor em temperatura constante, uma operação de rejeição de calor de volume constante, uma operação de rejeição de calor de temperatura constante e uma operação de adição de calor em volume constante.Referring to Fig. 20, a Stirling 2000 heat exchange system uses a known type of environmentally friendly and efficient refrigeration cycle. The Stirling 2000 system works by directing a working fluid (eg helium) through four repetitive operations; that is, a constant temperature heat addition operation, a constant volume heat rejection operation, a constant temperature heat rejection operation and a constant volume heat addition operation.

O sistema Stirling 2000 é projetado como um Refrigerador Stirling de Pistão Livre (FPSC), tal como o modelo M100B da Global Cooling (disponível na Global Cooling Manufacturing, 94 N, Columbus RD., Athens, Ohio). O FPSC 2000 inclui uma parte de motor linear 2005 alojando um motor linear (não mostrado) que recebe uma entrada de energia AC 2010. O FPSC 2000 inclui um aceitador de calor 2015, um regenerador 2020 e um <=* rejeitador de calor 2025. O FPSC 2000 inclui um volume de equilíbrio 2030, acoplado ao corpo do motor linear dentro da parte de motor linear 2005, para absorver vibrações durante operação do FPSC. O FPSC 2000 também inclui um orifício de carga 2035. O PFSC 2000 inclui componentes internos, tais 5 como aqueles mostrados no FPSC 2100 da Fig. 21.The Stirling 2000 system is designed as a Free Piston Stirling Cooler (FPSC), just like the Global Cooling model M100B (available from Global Cooling Manufacturing, 94 N, Columbus RD., Athens, Ohio). The FPSC 2000 includes a linear motor part 2005 housing a linear motor (not shown) that receives an AC 2010 power input. The FPSC 2000 includes a heat acceptor 2015, a regenerator 2020 and a <= * heat rejector 2025. The FPSC 2000 includes a 2030 equilibrium volume, coupled to the linear motor body within the linear motor part 2005, to absorb vibrations during FPSC operation. The FPSC 2000 also includes a 2035 loading port. The PFSC 2000 includes internal components, such as those shown in FPSC 2100 in Fig. 21.

O FPSC 2100 inclui um motor linear 2105, alojado dentro da parte de motor linear 2110. A parte de motor linear 21100 aloja um êmbolo 2115, que é acoplado a molas planas 2120 em uma extremidade e um deslocador 2125 em outra extremidade. O deslocador 2125 acopla-se a um 10 espaço de expansão 2130 e um espaço de compressão 2135, que forma, respectivamente, lados frios e quentes. O aceitador de calor 2015 é montado no lado frio 2130 e o rejeitador de calor é montado no lado quente 2135. O FPSC 2100 também inclui um volume de equilíbrio 2140, acoplado à parte de motor linear 2110, para absorver vibrações durante operação do FPSC 2100.The FPSC 2100 includes a linear motor 2105, housed within the linear motor part 2110. The linear motor part 21100 houses a piston 2115, which is coupled to flat springs 2120 at one end and a displacer 2125 at the other end. The displacer 2125 is coupled to an expansion space 2130 and a compression space 2135, which form, respectively, cold and hot sides. The heat acceptor 2015 is mounted on the cold side 2130 and the heat rejector is mounted on the hot side 2135. The FPSC 2100 also includes an equilibrium volume 2140, coupled to the linear motor part 2110, to absorb vibrations during operation of the FPSC 2100 .

Com referência também à Fig. 22, em uma implementação, umWith reference also to Fig. 22, in an implementation, a

FPSC 2200 inclui um rejeitador de calor 2205, feito de uma luva de cobre, e um aceitador de calor 2210 feito de uma luva de cobre. O rejeitador de calor 2205 tem um diâmetro externo (OD) DE aproximadamente 100 mm e uma largura de aproximadamente 53 mm, para prover uma superfície de rejeição 20 de calor de 166 cm, capaz de fornecer um fluxo de 6W/cm , quando operando em uma faixa de temperatura de 20 - 70°C. O aceitador de calor 2210 tem um OD de aproximadamente 100 mm e uma largura de aproximadamente 37 mm, para prover uma superfície aceitadora de calor de 115 cm, capaz de prover um fluxo de 5,2 W/cm, em uma faixa de 25 temperatura de -30-5°C.FPSC 2200 includes a 2205 heat rejector made from a copper sleeve and a 2210 heat acceptor made from a copper sleeve. The 2205 heat rejector has an external diameter (OD) OF approximately 100 mm and a width of approximately 53 mm, to provide a heat rejection surface 20 of 166 cm, capable of providing a flow of 6W / cm, when operating in a temperature range of 20 - 70 ° C. The 2210 heat acceptor has an OD of approximately 100 mm and a width of approximately 37 mm, to provide a 115 cm heat acceptor surface, capable of providing a flow of 5.2 W / cm, over a temperature range of 25 -30-5 ° C.

Resumidamente, em operação, um FPSC é carregado com um refrigerante (tal como, por exemplo, gás hélio) que é movido para lá e para cá por movimentos combinados do êmbolo e do deslocador. Em um sistema ideal, a energia térmica é rejeitada para o ambiente através do rejeitador de : ,:. :.- : .:. -.- -.- -.- calor, enquanto o refrigerante é comprimido pelo êmbolo e energia térmica é extraída do ambiente através do aceitador de calor, enquanto o refrigerante expande-se.Briefly, in operation, an FPSC is charged with a refrigerant (such as, for example, helium gas) that is moved back and forth by combined movements of the plunger and displacer. In an ideal system, thermal energy is discharged into the environment through the:,:. : .-:.:. -.- -.- -.- heat, while the refrigerant is compressed by the plunger and thermal energy is extracted from the environment through the heat acceptor, while the refrigerant expands.

Com referência à Fig. 23, um sistema termodinâmico 2300 - 5 inclui um sistema de troca de calor cíclico, tal como um sistema de troca de ’ calor cíclico 2305 (por exemplo, os sistemas 2000, 2100, 2200) e um sistema „ de transferência de calor 2310, termicamente acoplado a uma parte 2315 do sistema de troca de calor cíclico 2305. O sistema de troca de calor cíclico 2305 é cilíndrico e o sistema de transferência de calor 2310 é conformado 10 para circundar a parte 2315 do sistema de troca de calor cíclico 2305, para rejeitar calor da parte 2315. Nesta implementação, a parte 2315 é o lado quente (isto é, o rejeitador de calor) do sistema de troca de calor cíclico 2305. O sistema termodinâmico 2300 também inclui uma ventoinha 2320, posicionada no lado quente do sistema de troca de calor cíclico 2305, para 15 forçar ar através de um condensador do sistema de transferência de calor 2310 e, assim, prover resfriamento por convecção adicional.Referring to Fig. 23, a 2300 - 5 thermodynamic system includes a cyclic heat exchange system, such as a 2305 cyclic heat exchange system (for example, 2000, 2100, 2200 systems) and a „de heat transfer 2310, thermally coupled to a part 2315 of the cyclic heat exchange system 2305. The cyclic heat exchange system 2305 is cylindrical and the heat transfer system 2310 is shaped 10 to surround part 2315 of the exchange system cyclic heat 2305, to reject heat from part 2315. In this implementation, part 2315 is the hot side (ie, the heat rejector) of the cyclic heat exchange system 2305. The 2300 thermodynamic system also includes a 2320 fan, positioned on the hot side of the cyclic heat exchange system 2305, to force air through a condenser in the 2310 heat transfer system and thus provide additional convection cooling.

Um lado frio 2335 (isto é, o aceitador de calor) do sistema de troca de calor cíclico 2305 é termicamente acoplado a um refluxador CO2 2340 de um termo-sifao 2345. O termo-sifao 2345 inclui um trocador de calor _ 20 de lado frio 2350, que é configurado para resfriar ar dentro do sistema termodinâmico 2300, que é forçado através do trocador de calor 2350 por uma ventoinha 2355. Um termo-sifao é um sistema fechado de tubos, que são conectados a um motor de resfriamento (neste caso, 0 trocador de calor 2350), que permite circulação natural e resfriamento do líquido dentro do refluxador.A cold side 2335 (ie, the heat acceptor) of the cyclic heat exchange system 2305 is thermally coupled to a 2340 CO2 reflux from a 2345 thermosiphon. The 2345 thermosiphon includes a _20 side heat exchanger cold 2350, which is configured to cool air inside the 2300 thermodynamic system, which is forced through the 2350 heat exchanger by a 2355 fan. A thermo-siphon is a closed system of tubes, which are connected to a cooling motor (in this case) case, 0 heat exchanger 2350), which allows natural circulation and cooling of the liquid inside the reflux.

Com referência à Fig. 24, em outra implementação, um sistema termodinâmico 2400 inclui um sistema de troca de calor cíclico, tal como um sistema de troca de calor cíclico 2405 (por exemplo, os sistemas 2000, 2100, 2200) e um sistema de transferência de calor 2410, termicamente acoplado a um lado quente 2415 do sistema de troca de calor cíclico 2405. O sistema termodinâmico 2400 inclui um sistema de transferência de calor 2420, termicamente acoplado a um lado frio 2425 do sistema de troca de calor cíclico 2405. O sistema termodinâmico 2400 também inclui as ventoinhas 2430, 2435. A ventoinha 2430 é posicionada no lado quente 2415, para forçar ar através de um condensador do sistema de transferência de calor 2410. A ventoinha 2435 é posicionada no lado frio 2425, para forçar ar através de um condensador do sistema de transferência de calor 2420.Referring to Fig. 24, in another implementation, a thermodynamic system 2400 includes a cyclic heat exchange system, such as a cyclic heat exchange system 2405 (for example, 2000, 2100, 2200 systems) and a heating system. heat transfer 2410, thermally coupled to a hot side 2415 of the cyclic heat exchange system 2405. The thermodynamic system 2400 includes a heat transfer system 2420, thermally coupled to a cold side 2425 of the cyclic heat exchange system 2405. The 2400 thermodynamic system also includes fans 2430, 2435. Fan 2430 is positioned on the hot side 2415, to force air through a condenser of the heat transfer system 2410. Fan 2435 is positioned on the cold side 2425, to force air through a condenser of the 2420 heat transfer system.

Com referência à Fig. 25, em uma implementação, um sistema termodinâmico 2500 inclui um sistema de transferência de calor 2505 acoplado a um sistema de troca de calor cíclico, tal como um sistema de troca de calor cíclico 2510. O sistema de transferência de calor 2505 é usado para resfriar um lado quente 2515 do sistema de troca de calor cíclico 2510. O sistema de transferência de calor 2505 inclui um evaporador anular 2520, que inclui um volume de expansão (ou reservatório) 2525, uma linha de retomo de líquido 2530 provendo comunicação de fluido entre as saídas de líquido 2535 de um condensador 2540 e a entrada de líquido do evaporador 2520. O sistema de transferência de calor 2505 também inclui uma linha de vapor 2545, provendo comunicação de fluido entre a saída de vapor do evaporador 2520 e as entradas de vapor 2550 do condensador 2540.Referring to Fig. 25, in an implementation, a thermodynamic system 2500 includes a heat transfer system 2505 coupled to a cyclic heat exchange system, such as a cyclic heat exchange system 2510. The heat transfer system 2505 is used to cool a hot side 2515 of the cyclic heat exchange system 2510. The heat transfer system 2505 includes an annular evaporator 2520, which includes an expansion volume (or reservoir) 2525, a liquid return line 2530 providing fluid communication between the liquid outlets 2535 of a condenser 2540 and the liquid inlet of the evaporator 2520. The heat transfer system 2505 also includes a steam line 2545, providing fluid communication between the vapor outlet of the 2520 evaporator and steam inlets 2550 of condenser 2540.

O condensador 2540 é construído de tubulação de parede lisa e é equipado com aletas de troca de calor 2555 ou provisão de aletas para intensificar a troca de calor no lado externo da tubulação.The 2540 condenser is constructed of smooth-walled tubing and is equipped with 2555 heat exchange fins or provision of fins to intensify the heat exchange on the outside of the pipe.

O evaporador 2520 inclui uma mecha primária 2560, intercalada entre uma parede de barreira de vapor 2565 e uma parede de barreira de líquido 2570 e separando o líquido e o vapor. A parede de barreira de líquido 2570 é solicitada a frio pelas aletas de troca de calor 2575, formadas ao longo da superfície externa da parede 2565. As aletas de troca de calor 2575 fornecem sub-resfriamento para o reservatório 2525 e o inteiro lado de líquido do evaporador 2520. As aletas de troca de calor 2575 do evaporador 2520 podem ser projetadas separadamente das aletas de troca de calor 2555 do condensador 2540.The evaporator 2520 includes a primary wick 2560, interspersed between a vapor barrier wall 2565 and a liquid barrier wall 2570 and separating the liquid and the vapor. The 2570 liquid barrier wall is cold applied by the 2575 heat exchange fins, formed along the outer surface of the 2565 wall. The 2575 heat exchange fins provide subcooling for the 2525 reservoir and the entire liquid side evaporator 2520. The heat exchanger fins 2575 of the evaporator 2520 can be designed separately from the heat exchange fins 2555 of the condenser 2540.

A linha de retomo de líquido 2530 estende-se para dentro do reservatório 2525, localizado acima da mecha primária 2560 e bolhas de vapor, se existirem, da linha de retomo de líquido 2530 e dos canais de remoção de vapor, na interface da mecha primária 2560 e da parede de barreira de vapor 2565, são ventiladas para dentro do reservatório 2525. Fluidos de trabalho típicos para o sistema de transferência de calor 2505 incluem (mas não são limitados a) metanol, butano, CO2, propileno e amônia.The liquid return line 2530 extends into the reservoir 2525, located above the primary wick 2560 and vapor bubbles, if any, from the liquid return line 2530 and the vapor removal channels, at the interface of the primary wick 2560 and vapor barrier wall 2565, are vented into the 2525 reservoir. Typical working fluids for the 2505 heat transfer system include (but are not limited to) methanol, butane, CO 2 , propylene and ammonia.

O evaporador 2520 é fixado ao lado quente 2515 do sistema de troca de calor cíclico 2510. Em uma implementação, esta fixação é inteiriça pelo fato de que o evaporador 2520 é uma parte inteiriça do sistema de troca de calor cíclico 2510. Em outra implementação, a fixação pode não ser inteiriça, pelo fato de que o evaporador 2520 pode ser fixado por braçadeira a uma superfície a uma superfície externa do lado quente 2510. O sistema de transporte de calor 2505 é resfriado por um dissipador de convecção forçada, que pode ser provido por uma simples ventoinha 2580. Altemativamente, o sistema de transporte de calor 2505 é resfriado por uma convecção natural ou de corrente de ar.The evaporator 2520 is attached to the hot side 2515 of the cyclic heat exchange system 2510. In one implementation, this fixation is one-piece due to the fact that the evaporator 2520 is an integral part of the cyclic heat exchange system 2510. In another implementation, the fixing may not be solid, as the evaporator 2520 can be clamped to a surface on an external surface of the hot side 2510. The heat transfer system 2505 is cooled by a forced convection heatsink, which can be provided by a simple 2580 fan. Alternatively, the heat transfer system 2505 is cooled by natural convection or airflow.

Inicialmente, a fase líquida do fluido de trabalho é coletada em uma parte inferior do evaporador 2520, da linha de retomo de líquido 2530 e do condensador 2540. A mecha primária 2560 é úmida por causa das forças capilares. Logo que é aplicado calor (por exemplo, o sistema de troca de calor cíclico 2510 é ligado), a mecha primária 2560 começa a gerar vapor, que se desloca através dos canais de remoção de vapor (similares aos canais de remoção de vapor 1120 do evaporador 1100) do evaporador 2520, através da saída de vapor do evaporador 2520 e para dentro da linha de vapor 2545.Initially, the liquid phase of the working fluid is collected in a lower part of the evaporator 2520, the liquid return line 2530 and the condenser 2540. The primary wick 2560 is wet because of capillary forces. As soon as heat is applied (for example, the cyclic heat exchange system 2510 is switched on), primary wick 2560 begins to generate steam, which travels through the vapor removal channels (similar to the steam removal channels 1120 of the evaporator 1100) from evaporator 2520, through the steam outlet of evaporator 2520 and into the steam line 2545.

O vapor então penetra no condensador 2540 em uma parte superior do condensador 2540. O condensador 2540 condensa o vapor em líquido e o líquido é coletado em uma parte inferior do condensador 2540. O líquido é empurrado para dentro do reservatório 2525, por causa da diferença de pressão entre o reservatório 2525 e a parte inferior do condensador 2540. Líquido do reservatório 2525 penetra nos canais de fluxo de líquido do evaporador 2520. Os canais de fluxo de líquido do evaporador 2520 são configurados como os canais 1125 do evaporador 1100 e são apropriadamente dimensionados e localizados para fornecer adequada substituição de líquido para o líquido que vaporiza. A pressão capilar criada pela mecha primária 2560 é suficiente para suportar a queda de pressão total do LHP e para evitar que bolhas de vapor desloquem-se através da mecha primária 2560 para os canais de fluxo de líquido.The steam then enters the condenser 2540 in an upper part of the condenser 2540. The condenser 2540 condenses the vapor into liquid and the liquid is collected in a lower part of the condenser 2540. The liquid is pushed into the reservoir 2525, because of the difference pressure between reservoir 2525 and bottom of condenser 2540. Liquid from reservoir 2525 penetrates the liquid flow channels of evaporator 2520. The liquid flow channels of evaporator 2520 are configured as channels 1125 of evaporator 1100 and are suitably sized and located to provide adequate liquid replacement for the vaporizing liquid. The capillary pressure created by the primary wick 2560 is sufficient to withstand the total pressure drop of the LHP and to prevent vapor bubbles from traveling through the primary wick 2560 to the liquid flow channels.

Os canais de fluxo de líquido do evaporador 2520 podem ser substituídos por uma simples coroa anular, se a solicitação por frio, examinada acima, for suficiente para compensar o aumentado vazamento de calor através da mecha primária 2560, que é causado pelo aumento da área de superfície do sistema de transporte de calor da coroa anular, versus a área de superfície dos canais de fluxo de líquido.The liquid flow channels of the 2520 evaporator can be replaced by a simple annular crown, if the cold demand, examined above, is sufficient to compensate for the increased heat leakage through the primary wick 2560, which is caused by the increase in the area of surface of the annular crown heat transport system versus the surface area of the liquid flow channels.

Com referência às Figs. 26 - 28, um sistema de transferência de calor 2600 inclui um evaporador 2605 acoplado a um sistema de troca de calor cíclico 2610 e um volume de expansão 2615 acoplado ao evaporador 2605. Os canais de vapor do evaporador 2605 alimentam uma linha de vapor 2620, que alimenta uma série de canais 2625 de um condensador 2630. O líquido condensado, oriundo do condensador 2630, é coletado em um canal de retomo de líquido 2635. O sistema de transporte de calor 2600 também inclui provisão de aletas 2640, termicamente acoplada ao condensador 2630.With reference to Figs. 26 - 28, a heat transfer system 2600 includes an evaporator 2605 coupled to a cyclic heat exchange system 2610 and an expansion volume 2615 coupled to evaporator 2605. The vapor channels of the evaporator 2605 feed a steam line 2620, which supplies a series of channels 2625 to a condenser 2630. The condensed liquid, coming from the condenser 2630, is collected in a liquid return channel 2635. The heat transport system 2600 also includes provision of fins 2640, thermally coupled to the condenser 2630.

O evaporador 2605 inclui uma parede de barreira de vapor 2700, uma parede de barreira de líquido 2705, uma mecha primária 2710, posicionada entre a parede de barreira de vapor 2700 e o lado interno da parede de barreira de líquido 2705, canais de remoção de vapor 2715 e canais de fluxo de líquido 2720. A parede de barreira de líquido 2705 é coaxial com a mecha primária 2710 e a parede de barreira de vapor 2700. Os canais de fluxo de líquido 2720 são alimentados por um canal de retomo de líquido 2725 e os canais de remoção de vapor 2715 alimentados dentro de uma saída de vapor 2730.The evaporator 2605 includes a vapor barrier 2700 wall, a liquid barrier wall 2705, a primary wick 2710, positioned between the vapor barrier wall 2700 and the inner side of the liquid barrier wall 2705, removal channels steam 2715 and liquid flow channels 2720. The liquid barrier wall 2705 is coaxial with the primary wick 2710 and the vapor barrier wall 2700. The liquid flow channels 2720 are fed by a liquid return channel 2725 and the steam removal channels 2715 fed into a steam outlet 2730.

A parede de barreira de vapor 2700 contata intimamente a mecha primária 2710. A parede de barreira de líquido 2705 contém fluido de trabalho em um lado interno da parede de barreira de líquido 2705, de modo que o fluido de trabalho escoa somente ao longo do lado interno da parede de barreira de líquido 2705. A parede de barreira de líquido 2705 fecha o envoltório do evaporador e ajuda a organizar e distribuir o fluido de trabalho através dos canais de fluxo de líquido 2720.The vapor barrier wall 2700 intimately contacts the primary wick 2710. The liquid barrier wall 2705 contains working fluid on an internal side of the liquid barrier wall 2705, so that the working fluid flows only along the side inside the liquid barrier wall 2705. The liquid barrier wall 2705 closes the evaporator casing and helps organize and distribute the working fluid through the 2720 liquid flow channels.

Em uma implementação, o evaporador 2605 tem aproximadamente 5 cm de altura e o volume de expansão 2615 tem aproximadamente 2,5 cm de altura. O evaporador 2605 e o volume de expansão 2615 são enrolados em tomo de uma parte do sistema de troca de calor cíclico 2610, tendo um diâmetro externo de 10 cm. A linha de vapor 2620 tem um raio de 0,318 cm. O sistema de troca de calor cíclico 2610 inclui aproximadamente 58 canais de condensador 2625, com cada canal de condensador 2625 tendo um comprimento de 5 cm e um raio de 0,031 cm, os canais 2625 sendo espalhados para fora, de modo que a largura do condensador 2630 é de aproximadamente 102 cm. O canal de retomo de líquido 2725 tem um raio de 0,16 cm. O trocador de calor 2800 (que inclui o condensador 2630 e a provisão de aletas 2640 é de aproximadamente 102 cm de comprimento e é enrolado em um circuito fechado interno e externo (vide Figs. 30, 33 e 34), para produzir um trocador de calor cilíndrico, tendo um diâmetro externo de aproximadamente 8”. O evaporador 2605 tem uma largura de seção transversal 2750 de aproximadamente 0,318 cm, como definido pela parede de barreira de vapor 2700 e a parede de barreira de líquido 2705. Os canais de remoção de vapor 2715 têm larguras de aproximadamente 0,051 cm e profundidades de aproximadamente 0,051 cm e são separados entre si por aproximadamente 0,051 cm, para produzir aproximadamente 10 canais por cm.In one implementation, the evaporator 2605 is approximately 5 cm high and the expansion volume 2615 is approximately 2.5 cm high. Evaporator 2605 and expansion volume 2615 are wound around a part of the cyclic heat exchange system 2610, having an outside diameter of 10 cm. The steam line 2620 has a radius of 0.318 cm. The cyclic heat exchange system 2610 includes approximately 58 capacitor channels 2625, with each capacitor channel 2625 having a length of 5 cm and a radius of 0.031 cm, channels 2625 being spread out, so that the width of the condenser 2630 is approximately 102 cm. The liquid return channel 2725 has a radius of 0.16 cm. The heat exchanger 2800 (which includes condenser 2630 and the provision of fins 2640 is approximately 102 cm long and is wound in an internal and external closed circuit (see Figs. 30, 33 and 34), to produce a heat exchanger cylindrical heat, having an outer diameter of approximately 8 ”. The 2605 evaporator has a cross section width 2750 of approximately 0.318 cm, as defined by the vapor barrier wall 2700 and the liquid barrier wall 2705. The channels for removing steam 2715 have widths of approximately 0.051 cm and depths of approximately 0.051 cm and are separated from each other by approximately 0.051 cm, to produce approximately 10 channels per cm.

Como mencionado acima, o sistema de transferência de calor (tal como o sistema 2310) é termicamente acoplado à parte (tal como a parte 2315) do sistema de troca de calor cíclico. O acoplamento térmico entre o sistema de transferência de calor e a parte pode ser por qualquer método adequado. Em uma implementação, se o evaporador do sistema de 10 transferência de calor for termicamente acoplado ao lado quente do sistema de troca de calor cíclico, o evaporador pode circundar e contatar o lado quente e o acoplamento térmico pode ser possibilitado por um composto de graxa térmico, aplicado entre o lado quente e o evaporador. Em outra implementação, se o evaporador do sistema de transferência de calor for 15 termicamente acoplado ao lado quente do sistema de troca de calor cíclico, o evaporador pode ser construído inteiriçamente com o lado quente do sistema de troca de calor cíclico, pela formação de canais de vapor diretamente dentro do lado quente do sistema de troca de calor cíclico.As mentioned above, the heat transfer system (such as the 2310 system) is thermally coupled to the part (such as part 2315) of the cyclic heat exchange system. The thermal coupling between the heat transfer system and the part can be by any suitable method. In one implementation, if the evaporator of the heat transfer system is thermally coupled to the hot side of the cyclic heat exchange system, the evaporator can surround and contact the hot side and thermal coupling can be made possible by a thermal grease compound , applied between the hot side and the evaporator. In another implementation, if the evaporator of the heat transfer system is thermally coupled to the hot side of the cyclic heat exchange system, the evaporator can be built entirely with the hot side of the cyclic heat exchange system, by forming channels of steam directly into the hot side of the cyclic heat exchange system.

Com referência às Figs. 30-32, um sistema de transferência de 20 calor 3000 é acondicionado em tomo de um sistema de troca de calor cíclico 3005. O sistema de transferência de calor 3000 inclui um condensador 3010 circundando um evaporador 3015. O fluido de trabalho que foi vaporizado deixa o evaporador 3015 através de uma saída de vapor 3020, conectada ao condensador 3010. O condensador 3010 forma um circuito fechado em tomo 25 de si próprio e dobra-se para trás dentro de si próprio, na junção 3025.With reference to Figs. 30-32, a 20 heat transfer system 3000 is packaged around a 3005 cyclic heat exchange system. The heat transfer system 3000 includes a condenser 3010 surrounding an evaporator 3015. The working fluid that has been vaporized leaves the evaporator 3015 through a steam outlet 3020, connected to the condenser 3010. The condenser 3010 forms a closed circuit around 25 of itself and folds back inside itself at the junction 3025.

O sistema de troca de calor cíclico 3005 é circundado em tomo de sua superfície de rejeição de calor 3100 pelo evaporador 3015. O evaporador 3015 fica em contato íntimo com a superfície de rejeição de calor 3100. O conjunto de refrigeração (que é a combinação do sistema de troca de calor cíclico 3005 e o sistema de transferência de calor 3000) é montado em um tubo 3205, com uma ventoinha 3210 fixada na extremidade do tubo 3205, para forçar ar através das aletas 3030 do condensador 3010 para os canais de exaustão 3035.The cyclic heat exchange system 3005 is encircled around its heat rejection surface 3100 by the evaporator 3015. The evaporator 3015 is in close contact with the heat rejection surface 3100. The cooling set (which is the combination of the cyclic heat exchange system 3005 and heat transfer system 3000) is mounted on a tube 3205, with a fan 3210 attached to the end of the tube 3205, to force air through the 3030 fins of the condenser 3010 to the exhaust channels 3035 .

O evaporador 3015 tem uma mecha 3215 em que o fluido de trabalho absorve calor da superfície de rejeição de calor 3100 e muda a fase de líquida para vapor. O sistema de transferência de calor 3000 inclui um reservatório 3220 no topo do evaporador 3015, que provê um volume de expansão. Para simplicidade de ilustração, o evaporador 3015 foi ilustrado 10 nesta vista como um simples bloco hachurado, que não mostra detalhe interno. Tais detalhes internos são examinados em outra parte desta descrição.The evaporator 3015 has a wick 3215 in which the working fluid absorbs heat from the heat rejection surface 3100 and changes the phase from liquid to steam. The heat transfer system 3000 includes a 3220 reservoir on top of the 3015 evaporator, which provides an expansion volume. For simplicity of illustration, the evaporator 3015 was illustrated 10 in this view as a simple hatch block, which shows no internal detail. Such internal details are examined elsewhere in this description.

O fluido de trabalho vaporizado deixa o evaporador 3015 através da saída de vapor 3020 e penetra em uma linha de vapor 3040 do condensador 3010. O fluido de trabalho flui para baixo a partir da linha de 15 vapor 3040, através dos canais 3045 do condensador 3010, para a linha de retomo de líquido 3050. Quando o fluido de trabalho escoa através dos canais 3045 do condensador 3010, ele perde calor através das aletas 3030 para a passagem de ar entre as aletas, para mudar a fase de vapor para líquida. O ar que passou através das aletas 3030 do condensador 3010 escoa para longe 20 através do canal de exaustão 3035. O fluido de trabalho liquefeito (e possivelmente algum vapor não condensado) escoa da linha de retomo de líquido 3050 de volta para dentro do evaporador 3015, através do orifício de retomo de líquido 3055.The vaporized working fluid leaves the evaporator 3015 through the steam outlet 3020 and enters a steam line 3040 from the condenser 3010. The working fluid flows downward from the steam line 3040 through the 3045 channels of the condenser 3010 , for the liquid return line 3050. When the working fluid flows through channels 3045 of the condenser 3010, it loses heat through the fins 3030 to the air passage between the fins, to change the vapor phase to liquid. The air that has passed through the fins 3030 of the condenser 3010 drains away 20 through the exhaust channel 3035. The liquefied working fluid (and possibly some non-condensing vapor) drains from the liquid return line 3050 back into the 3015 evaporator. through the 3055 liquid return port.

Com referência às Figs. 33 e 34, um sistema de transporte de 25 calor 3300 circunda uma parte de um sistema de troca de calor cíclico 3302, que é circundado, por sua vez, pelos canais de exaustão 3305. O sistema de transporte de calor 3300 inclui um evaporador 3310, tendo uma parte superior que circunda o sistema de troca de calor cíclico 3302. Um orifício de vapor 3315 conecta o evaporador 3310 a uma linha de vapor 3312 de um condensador 3320. A linha de vapor 3312 inclui uma região externa que circula em tomo do evaporador 3310 e então dobra-se para trás sobre si própria na junção 3325, para formar uma região interna, que circunda de volta em tomo do evaporador 3310 na direção oposta. O sistema de transporte de 5 calor 3300 também inclui aletas de resfriamento 3330 no condensador 3320.With reference to Figs. 33 and 34, a heat transfer system 3300 surrounds part of a cyclic heat exchange system 3302, which is in turn surrounded by exhaust channels 3305. The heat transport system 3300 includes an evaporator 3310 , having an upper part surrounding the cyclic heat exchange system 3302. A steam orifice 3315 connects the evaporator 3310 to a steam line 3312 of a condenser 3320. The steam line 3312 includes an outer region that circulates around the evaporator 3310 and then folds back on itself at junction 3325, to form an internal region, which circles back around evaporator 3310 in the opposite direction. The 3300 5-heat transport system also includes 3330 cooling fins on the 3320 condenser.

O sistema de transporte de calor 3300 também inclui um orifício de retomo de líquido 3400, que supre um trajeto para fluido de trabalho condensado da linha de líquido 3405 do condensador 3320 para retomar para o evaporador 3310.The heat transfer system 3300 also includes a liquid return port 3400, which supplies a path for condensed working fluid from liquid line 3405 of condenser 3320 to return to evaporator 3310.

Como mencionado acima, a interface entre o evaporador 3310 e a superfície de rejeição de calor do sistema de troca de calor cíclico 3302 pode ser implementada de acordo com uma das diversas implementações alternativas.As mentioned above, the interface between the evaporator 3310 and the heat rejection surface of the cyclic heat exchange system 3302 can be implemented according to one of several alternative implementations.

Com referência à Fig. 35, em uma implementação, um 15 evaporador 3500 desliza sobre uma superfície de rejeição de calor 3502 de um sistema de troca de calor cíclico 3505. O evaporador 3500 inclui uma parede de barreira de vapor 3510, uma parede de barreira de líquido 3515 e uma mecha 3250 intercalada entre as paredes 3510 e 3515. A mecha 3520 é equipada com canais de vapor 3525 e canais de fluxo de líquido 3530 são 20 formados na parede de barreira de líquido 3515 em forma simplificada para clareza.Referring to Fig. 35, in one implementation, an evaporator 3500 slides over a heat rejection surface 3502 of a cyclic heat exchange system 3505. The evaporator 3500 includes a vapor barrier wall 3510, a barrier wall of liquid 3515 and a wick 3250 interspersed between walls 3510 and 3515. The wick 3520 is equipped with vapor channels 3525 and liquid flow channels 3530 are formed on the liquid barrier wall 3515 in simplified form for clarity.

O evaporador 3500 é deslizado sobre o sistema de troca de calor cíclico 3050 e pode ser mantido em posição com o uso de uma braçadeira 3600 (mostrada na Fig. 36). Para auxiliar na transferência de calor, 25 a graxa termicamente condutiva 3535 é disposta entre o sistema de troca de calor cíclico 3050 e a parede de barreira de vapor 3510 do evaporador 3500. Em uma implementação alternativa, os canais de vapor 3525 são formados na parede de barreira de vapor 3510, em vez de na mecha 3520.The 3500 evaporator is slid over the 3050 cyclic heat exchange system and can be held in position with the use of a 3600 clamp (shown in Fig. 36). To assist in heat transfer, 25 thermally conductive grease 3535 is disposed between the cyclic heat exchange system 3050 and the vapor barrier 3510 wall of the 3500 evaporator. In an alternative implementation, the vapor channels 3525 are formed on the wall vapor barrier 3510 instead of the 3520 wick.

Com referência à Fig. 37, em outra implementação, um evaporador 3700 é encaixado sobre uma superfície de rejeição de calor 3702 de um sistema de troca de calor cíclico 3705 com encaixe de interferência. O evaporador 3700 inclui uma parede de barreira de vapor 3710, uma parede de barreira de líquido 3715 e uma mecha 3720 intercalada entre as paredes 3710 5 e 3715. O evaporador 3700 é dimensionado para ter um encaixe de interferência com a superfície de rejeição de calor 3702 do sistema de troca de calor cíclico 3705.Referring to Fig. 37, in another implementation, an evaporator 3700 is fitted on a heat rejection surface 3702 of a cyclic heat exchange system 3705 with interference fit. Evaporator 3700 includes a vapor barrier wall 3710, a liquid barrier wall 3715 and a wick 3720 sandwiched between walls 3710 5 and 3715. Evaporator 3700 is sized to have an interference fit with the heat rejection surface 3702 of the 3705 cyclic heat exchange system.

O evaporador 3700 é aquecido de modo que seu diâmetro interno expanda-se, para permitir que deslize sobre a superfície de rejeição de 10 calor não aquecida 3702. Quando o evaporador 3700 resfria, ele se contrai para fixar-se sobre o sistema de troca de calor cíclico 3705 em uma relação de encaixe de interferência. Em razão da hermeticidade do encaixe, não é necessária graxa termicamente condutiva, para aumentar a transferência de calor. A mecha 3720 é equipada com canais de vapor 3725. Em uma 15 implementação alternativa, os canais de vapor são formados na parede de barreira de vapor 3710 em vez de na mecha 3720. Os canais de fluxo de líquido 3730 são formados na parede de barreira de líquido 3715 em uma forma simplificada para clareza.The 3700 evaporator is heated so that its internal diameter expands to allow it to slide over the 3702 unheated heat rejection surface. When the 3700 evaporator cools, it contracts to attach itself to the heat exchange system. cyclic heat 3705 in an interference fit relationship. Due to the tightness of the fitting, thermally conductive grease is not necessary to increase heat transfer. The 3720 fuse is equipped with 3725 vapor channels. In an alternative implementation, the vapor channels are formed on the vapor barrier wall 3710 instead of on the 3720 fuse. The liquid flow channels 3730 are formed on the barrier wall. of liquid 3715 in a simplified form for clarity.

Com referência à Fig. 38, em outra implementação, um 20 evaporador 3800 é encaixado sobre uma superfície de rejeição de calor 3802 de um sistema de troca de calor cíclico 3805 e características anteriormente projetadas dentro do evaporador 3800 são agora inteiriçamente formadas dentro da superfície de rejeição de calor 3802. Em particular, o evaporador 3800 e a superfície de rejeição de calor 3802 são construídas juntas como um 25 conjunto integrado. A superfície de rejeição de calor 3802 é modificada para ter canais de vapor 3825; desta maneira, a superfície de rejeição de calor 3802 atua como uma parede de barreira de vapor para o evaporador 3800.Referring to Fig. 38, in another implementation, an evaporator 3800 is fitted onto a heat rejection surface 3802 of a cyclic heat exchange system 3805 and features previously designed within the evaporator 3800 are now integrally formed within the surface of heat rejection 3802. In particular, the evaporator 3800 and the heat rejection surface 3802 are constructed together as an integrated assembly. The heat rejection surface 3802 is modified to have 3825 steam channels; in this way, the heat rejection surface 3802 acts as a vapor barrier wall for the evaporator 3800.

O evaporador 3800 inclui uma mecha 3820 e uma parede de barreira de líquido 3815 formada em tomo da superfície de rejeição de calor modificada 3802, a mecha 3820 e a parede de barreira de líquido 3815 sendo inteiriçamente ligadas com a superfície de rejeição de calor 3802, para formar um evaporador selado 3800. Os canais de fluxo de líquido 3830 são representados em uma forma simplificada para clareza. Desta maneira, é formado um sistema de troca de calor cíclico híbrido, com um evaporador integrado. Esta construção inteiriça provê aumentado desempenho térmico, em comparação com a construção presa com braçadeira e a construção de encaixe de interferência, porque a resistência térmica é reduzida entre o sistema de troca de calor cíclico e a mecha do evaporador.The evaporator 3800 includes a wick 3820 and a liquid barrier wall 3815 formed around the modified heat rejection surface 3802, the wick 3820 and the liquid barrier wall 3815 being integrally connected with the heat rejection surface 3802, to form a sealed evaporator 3800. The liquid flow channels 3830 are represented in a simplified form for clarity. In this way, a hybrid cyclic heat exchange system is formed, with an integrated evaporator. This one-piece construction provides increased thermal performance compared to the clamped construction and interference fit construction, because the thermal resistance is reduced between the cyclic heat exchange system and the evaporator fuse.

Com referência à Fig. 29, os gráficos 2900 e 2905 mostram a relação entre uma temperatura máxima da superfície da parte do sistema de troca de calor cíclico que é para ser resfriada pelo sistema de transferência de calor e uma área de superfície da interface entre o sistema de transporte de calor e a parte do sistema de troca de calor cíclico a ser resfriada. A temperatura máxima indica o grau máximo de rejeição. No gráfico 2900, a interface entre a parte e o sistema de transporte de calor é realizada com um composto de graxa térmico. No gráfico 2905, o sistema de transferência de calor é feito inteiriço com a parte.With reference to Fig. 29, graphs 2900 and 2905 show the relationship between a maximum surface temperature of the part of the cyclic heat exchange system that is to be cooled by the heat transfer system and a surface area of the interface between the heat transport system and the part of the cyclic heat exchange system to be cooled. The maximum temperature indicates the maximum degree of rejection. In graph 2900, the interface between the part and the heat transport system is made with a thermal grease compound. In graph 2905, the heat transfer system is made in one piece.

Como mostrado, em um fluxo de ar de 300 CFM, se a 20 interface for uma interface de graxa térmica, então o grau máximo de rejeição de calor situar-se-á dentro de uma temperatura de superfície de rejeição de calor máxima 2907 (para o exemplo, 70°C) com área de superfície de troca de calor 2910 (por exemplo, 9,29 m ). Quando o evaporador é construído inteiriçamente com a parte pela formação dos canais de vapor diretamente na 25 superfície de rejeição de calor, essa superfície de rejeição de calor opera abaixo da temperatura máxima da superfície de rejeição de calor da interface de graxa térmica, com áreas de superfície de troca de calor significativamente menores.As shown, in an air flow of 300 CFM, if the 20 interface is a thermal grease interface, then the maximum degree of heat rejection will be within a maximum heat rejection surface temperature 2907 (for the example, 70 ° C) with 2910 heat exchange surface area (for example, 9.29 m). When the evaporator is constructed integrally with the part by the formation of the vapor channels directly on the heat rejection surface, that heat rejection surface operates below the maximum temperature of the heat rejection surface of the thermal grease interface, with areas of significantly smaller heat exchange surface.

Com referência à Fig. 39, um condensador 3900 é formado com as aletas 3905, o que supre comunicação térmica entre o ar ou o ambiente e uma linha de vapor 3910 do condensador 3900. A linha de vapor 3910 acopla-se a uma saída de vapor 3915, que conecta o evaporador 3920, posicionado dentro do condensador 3900.With reference to Fig. 39, a condenser 3900 is formed with fins 3905, which provides thermal communication between the air or the environment and a steam line 3910 from condenser 3900. Steam line 3910 is coupled to an outlet of steam 3915, which connects the evaporator 3920, positioned inside the condenser 3900.

- 5 Com referência às Figs. 40-43, em uma implementação, o “ condensador 3900 é laminado e é formado com canais de fluxo, que se 8 estendem através de uma placa plana 4000 do condensador 3900, entre um coletor de vapor 3925 e um coletor de líquido 3930. O cobre é um material adequado para uso na produção de um condensador laminado. O condensador 10 de estrutura laminada 3900 inclui uma base 4200, tendo canais de fluxo de fluido 4205 (mostrado em esquematicamente) formados nele e uma camada de topo 4210 é ligada à base 4200 para cobrir e selar os canais de fluxo de fluido 4205. Os canais de fluxo de fluido 4205 são projetados como valas formadas na base 4200 e seladas embaixo da camada de topo 4210. As valas 15 para os canais de fluxo de fluido 4205 podem ser formadas por processos de cauterização química, cauterização eletroquímica, usinagem mecânica ou usinagem por descarga elétrica.- 5 With reference to Figs. 40-43, in one implementation, the "condenser 3900 is laminated and is formed with flow channels 8 that extend through a flat plate 4000 of the capacitor 3900, between a vapor and a liquid collector 3925 3930 The collector copper is a material suitable for use in the production of a laminated condenser. The capacitor 10 of laminated structure 3900 includes a base 4200, having fluid flow channels 4205 (shown schematically) formed therein and a top layer 4210 is attached to the base 4200 to cover and seal the fluid flow channels 4205. The fluid flow channels 4205 are designed as trenches formed at base 4200 and sealed under top layer 4210. Trenches 15 for fluid flow channels 4205 can be formed by chemical cauterization, electrochemical cauterization, mechanical machining or machining processes by electric discharge.

Com referência às Figs. 44 e 45, em outra implementação, o condensador 3900 é extrusado e pequenos canais de fluxo 4400 estendem-se _ 20 através de uma placa plana 4405 do condensador 3900. Alumínio é um material adequado para uso em tal condensador extrusado. A placa plana de microcanais extrusada 4405 estende-se entre um coletor de vapor 4410 e um coletor de líquido 4415. Além disso, a provisão de aletas corrugadas 4420 é ligada (por exemplo, com solda forte ou epóxi) em ambos os lados da placa 25 plana 4405.With reference to Figs. 44 and 45, in another implementation, capacitor 3900 is extruded and small flow channels 4400 extend _ 20 through a flat plate 4405 of capacitor 3900. Aluminum is a material suitable for use in such an extruded condenser. The 4405 extruded microchannel flat plate extends between a 4410 steam collector and a 4415 liquid collector. In addition, the 4420 corrugated fin provision is bonded (for example, with braze or epoxy) on both sides of the plate Flat 4405.

A Fig. 46 é uma vista em seção transversal de um lado de um sistema de transferência de calor 4600, que é acoplado a um sistema de troca de calor cíclico 4605. Esta vista mostra dimensões relativa que suprem acondicionamento particularmente compacto do sistema de transferência de calor. Nesta vista, as aletas 4610 são representadas como sendo 90 graus fora de fase, para facilidade de ilustração. Para resfriar a superfície de rejeição de calor 4615 do sistema de troca de calor cíclico 4605, tendo um diâmetro de 10 cm, o evaporador 4620 tem uma espessura de 0,64 cm e a espessura radial do 5 condensador é de 4,5 cm. Isto supre a dimensão total para o acondicionamento (a combinação do sistema de transferência de calor 4600 e do sistema de troca de calor cíclico 4605) de 20 cm.Fig. 46 is a cross-sectional view on one side of a 4600 heat transfer system, which is coupled to a 4605 cyclic heat exchange system. This view shows relative dimensions that provide for particularly compact packaging of the heat transfer system. heat. In this view, the 4610 fins are represented as being 90 degrees out of phase, for ease of illustration. In order to cool the heat rejection surface 4615 of the cyclic heat exchange system 4605, having a diameter of 10 cm, the 4620 evaporator has a thickness of 0.64 cm and the radial thickness of the condenser is 4.5 cm. This supplies the total size for the packaging (the combination of the 4600 heat transfer system and the 4605 cyclic heat exchange system) of 20 cm.

Como discutido, o evaporador usado no sistema de transporte de calor é equipado com uma mecha. Em razão de a mecha ser empregada 10 dentro do evaporador do sistema de transporte de calor, o condensador pode ser posicionado em qualquer local em relação ao evaporador e em relação à gravidade. Por exemplo, o condensador pode ser posicionado acima do evaporador (em relação a uma atração gravitacional), embaixo do evaporador (em relação a uma atração gravitacional) ou adjacente ao evaporador, assim 15 experimentando a mesma tração gravitacional que o evaporador.As discussed, the evaporator used in the heat transport system is equipped with a wick. Because the wick is used 10 within the evaporator of the heat transport system, the condenser can be positioned anywhere in relation to the evaporator and in relation to gravity. For example, the condenser can be positioned above the evaporator (in relation to a gravitational attraction), below the evaporator (in relation to a gravitational attraction) or adjacent to the evaporator, thus experiencing the same gravitational pull as the evaporator.

Outras implementações estão dentro do escopo das seguintes reivindicações.Other implementations are within the scope of the following claims.

Notavelmente, os termos motor Stirling, sistema de transporte de calor Stirling e Refrigerador Stirling de Embolo Livre foram referenciados 20 em diversas implementações acima. Entretanto, as características e pontos fundamentais descritos com respeito àquelas implementações também podem ser aplicados a outros motores capazes de conversões entre energia mecânica e energia térmica.Notably, the terms Stirling engine, Stirling heat transport system and Stirling Free Piston Cooler were referenced 20 in several implementations above. However, the characteristics and fundamental points described with respect to those implementations can also be applied to other motors capable of conversions between mechanical energy and thermal energy.

Além disso, as características e pontos fundamentais descritos 25 acima podem ser aplicados a qualquer motor de calor, que é um sistema termodinâmico que pode sofrer um ciclo, isto é, uma seqüência de transformações que finalmente retomam-no para seu estado original. Se toda transformação do ciclo for reversível, o ciclo é reversível e as transferências de calor ocorrem na direção oposta e o grau de trabalho realizado muda de « «ri w t.1 ei t*In addition, the characteristics and fundamental points described above can be applied to any heat engine, which is a thermodynamic system that can undergo a cycle, that is, a sequence of transformations that finally return it to its original state. If every transformation in the cycle is reversible, the cycle is reversible and heat transfers occur in the opposite direction and the degree of work performed changes from «« ri w t. 1 hey t *

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sinal. O ciclo reversível mais simples é um ciclo Camot, que troca calor com dois reservatórios de calor.signal. The simplest reversible cycle is a Camot cycle, which exchanges heat with two heat tanks.

ManufaturaManufacturing

Com referência à Fig. 47, um sistema termodinâmico 4700 inclui uma fonte de calor, tal como, por exemplo, um sistema de troca de calor cíclico 4705 e um sistema de transferência de calor 4710, termicamente acoplado a uma parte 4715 do sistema de troca de calor cíclico 4705. O sistema de transferência de calor 4710 é projetado com um evaporador anular 4713, tal como, por exemplo, o evaporador anular 1100 da Fig. 11. O evaporador 4713 é conformado para circundar a parte 4715 do sistema de troca de calor cíclico 4705, para rejeitar calor da parte 4715. O sistema termodinâmico 4700 também inclui uma ventoinha 4720, posicionada para forçar ar sobre o condensador 4712 do sistema de transferência de calor 4710, ao longo de um trajeto 5100 (Fig. 51) e, assim, prover resfriamento por convecção adicional.Referring to Fig. 47, a thermodynamic system 4700 includes a heat source, such as, for example, a cyclic heat exchange system 4705 and a heat transfer system 4710, thermally coupled to a part 4715 of the exchange system cyclic heat exchanger 4705. The heat transfer system 4710 is designed with a 4713 annular evaporator, such as, for example, the annular evaporator 1100 of Fig. 11. The 4713 evaporator is shaped to surround part 4715 of the heat exchange system. cyclic heat 4705, to reject heat from part 4715. The 4700 thermodynamic system also includes a 4720 fan, positioned to force air over the 4712 condenser of the 4710 heat transfer system, along a 5100 path (Fig. 51) and, thus, provide additional convection cooling.

Com referência também às Figs. 48 - 51, o sistema de transferência de calor 4710 inclui uma linha de líquido 4800, que bombeia líquido do condensador 4712 para dentro do evaporador 4713 e uma linha de vapor 4805 que alimenta vapor para dentro do condensador 4712. Um exame _ 20 da operação de um sistema de transporte de calor é fornecido acima e não é repetido aqui. O sistema de transferência de calor 4710 pode também incluir um reservatório 4810, acoplado à linha de vapor 4805 através de um orifício 4812, para contenção adicional de pressão, conforme necessário. Em particular, o reservatório 4810 aumenta o volume do sistema de transferência 25 de calor 4710, como também examinado acima.With reference also to Figs. 48 - 51, the heat transfer system 4710 includes a liquid line 4800, which pumps liquid from condenser 4712 into evaporator 4713 and a steam line 4805 that feeds steam into condenser 4712. An examination _ 20 of the operation of a heat transport system is provided above and is not repeated here. The 4710 heat transfer system may also include a 4810 reservoir, coupled to steam line 4805 through a 4812 orifice, for additional pressure containment as needed. In particular, reservoir 4810 increases the volume of heat transfer system 25 4710, as also examined above.

Como mostrado, o sistema de troca de calor cíclico 4705 é cilíndrico. O sistema de troca de calor cíclico 4705 inclui um lado frio 4735, que é o aceitador de calor, e um lado quente que é o rejeitador de calor ou parte 4715, que é circundada pelo evaporador 4713.As shown, the 4705 cyclic heat exchange system is cylindrical. The cyclic heat exchange system 4705 includes a cold side 4735, which is the heat acceptor, and a hot side which is the heat rejector or part 4715, which is surrounded by the 4713 evaporator.

Com referência também à Fig. 52, o lado frio 4735 do sistema de troca de calor cíclico 4705 pode ser termicamente acoplado a um refluxador 4740 de um termo-sifao 4745. O termo-sifao 4745 inclui um trocador de calor de lado frio 4750, que é configurado para resfriar ar dentro do sistema termodinâmico 4700, que é forçado através do trocador de calor 4750 por uma ventoinha de termo-sifao (não mostrada nas Figs. 50 e 52, porém montada adjacente ao trocador de calor 4750). A ventoinha de termosifao sopra ar para dentro do termo-sifao, ao longo do trajeto 5000 e sopra ar para fora do termo-sifao, ao longo do trajeto 5005 (Fig. 50). O termo-sifao inclui uma linha de vapor 5200 do refluxador 4740 para o trocador de calor 4750 e uma linha de líquido 5205 do trocador de calor 4750 para o refluxador 4740. O vapor que é aquecido no lado frio 4735 escoa através do trocador de calor oriundo da linha 5200, onde ele é condensado e resfriado pela ventoinha de termo-sifao e o líquido condensado é retomado através da linha 5205 para o refluxador 4740.With reference also to Fig. 52, the cold side 4735 of the cyclic heat exchange system 4705 can be thermally coupled to a reflector 4740 of a 4745 thermosiphon. The thermo siphon 4745 includes a 4750 cold side heat exchanger, which is configured to cool air inside the 4700 thermodynamic system, which is forced through the 4750 heat exchanger by a thermo-siphon fan (not shown in Figs. 50 and 52, but mounted adjacent to the 4750 heat exchanger). The thermosyphon fan blows air into the thermo-siphon along path 5000 and blows air out of the thermo-siphon along path 5005 (Fig. 50). The thermo-siphon includes a steam line 5200 from the reflector 4740 to the heat exchanger 4750 and a liquid line 5205 from the heat exchanger 4750 to the reflector 4740. The steam that is heated on the cold side 4735 flows through the heat exchanger from line 5200, where it is condensed and cooled by the thermo-siphon fan and the condensed liquid is taken up through line 5205 to the 4740 reflux.

Com referência à Fig. 48 e também às Figs. 53A-E, o evaporador 4713 inclui um subconjunto de mecha 5300, circundado por um subconjunto externo. O subconjunto externo inclui um anel externo ou parede de barreira de líquido 5305 e um sub-resfriador 5310. O sub-resfriador 5310 é uma formação de aletas que ajudam a dissipar calor da parede de barreira de líquido 5305. O subconjunto de mecha 5300 inclui um anel interno ou uma parede de barreira de vapor 5315, tal como, por exemplo, a parede de barreira de vapor 1700 das Figs. 14A-H, 15A, 15B e 17A-D. O subconjunto de mecha 5300 também inclui uma mecha 5320, tal como, por exemplo, a mecha 1600 das Figuras 14G, 14H e 16A-D. A parede de barreira de vapor 5315 inclui canais de remoção de vapor 5325, tais como, por exemplo, os canais 1465 das Figuras 14A-H, 15A, 15B e 17A-D. A parede de barreira de vapor 5315 é circundada pela mecha 5320.With reference to Fig. 48 and also to Figs. 53A-E, the 4713 evaporator includes a wick subset 5300, surrounded by an external subset. The outer subassembly includes an outer ring or liquid barrier wall 5305 and a subcooler 5310. The subcooler 5310 is a fin formation that helps to dissipate heat from the liquid barrier wall 5305. The wick subset 5300 includes an inner ring or a vapor barrier wall 5315, such as, for example, the vapor barrier wall 1700 of Figs. 14A-H, 15A, 15B and 17A-D. The wick subset 5300 also includes a wick 5320, such as, for example, wick 1600 of Figures 14G, 14H and 16A-D. The vapor barrier wall 5315 includes vapor removal channels 5325, such as, for example, channels 1465 of Figures 14A-H, 15A, 15B and 17A-D. The vapor barrier wall 5315 is surrounded by the wick 5320.

Como examinado acima com respeito ao evaporador 1400, em uma implementação, a mecha 5320 e a parede de barreira de vapor 5315 são feitas de aço inoxidável. A mecha 5320 tem, antes da manufatura, um raio de poro de cerca de 9,8 micros, um diâmetro externo de cerca de 10,52 cm, um diâmetro interno de cerca de 10,122 cm e um comprimento de cerca de 4,445 cm. A parede de barreira de vapor 5315 tem, por exemplo, 186 canais de remoção de vapor 5325, com cada canal 5325 formado como um semicírculo tendo um raio de cerca de 0,064 cm (Fig. 53B). A parede de barreira de vapor 5315 tem uma espessura de cerca de 0,089 cm.As discussed above with respect to evaporator 1400, in one implementation, the wick 5320 and the vapor barrier wall 5315 are made of stainless steel. The 5320 wick has, before manufacture, a pore radius of about 9.8 micros, an external diameter of about 10.52 cm, an internal diameter of about 10.122 cm and a length of about 4.445 cm. The vapor barrier wall 5315 has, for example, 186 vapor removal channels 5325, with each channel 5325 formed as a semicircle having a radius of about 0.064 cm (Fig. 53B). The vapor barrier wall 5315 is about 0.089 cm thick.

A parede de barreira de líquido 5305 inclui um ou mais canais de fluxo de líquido 5330, tal como, por exemplo, os canal de fluxo de líquido 1505 da parede 1500 das Figs. 14A-H. Os canais de fluxo de fluido 5330 são formados ao longo de uma superfície interna da parede 5305. A parede de barreira de líquido 5305 pode também incluir sulcos de resfriamento 5335, formados ao longo de uma superfície externa da parede 5305, para prover resfriamento por convecção adicional pra o líquido. A parede de barreira de líquido 5305 também inclui um orifício de líquido 5340, para receber líquido da linha de líquido 4800.The liquid barrier wall 5305 includes one or more liquid flow channels 5330, such as, for example, the liquid flow channel 1505 of wall 1500 of Figs. 14A-H. The fluid flow channels 5330 are formed along an internal surface of the wall 5305. The liquid barrier wall 5305 can also include cooling grooves 5335, formed along an external surface of the wall 5305, to provide convection cooling. additional for the liquid. The liquid barrier wall 5305 also includes a liquid orifice 5340, for receiving liquid from the liquid line 4800.

A parede de barreira de líquido 5305 pode ser feita de aço inoxidável e pode ter sete canais de fluxo de líquido 5330, com cada canal 5330 tendo um raio de cerca de 0,076 cm. A parede de barreira de líquido 5305 pode ter, antes da manufatura, um diâmetro externo de cerca de 10,77 cm, um diâmetro interno de cerca de 10,49 cm e um comprimento de cerca de 4,293 cm.The liquid barrier wall 5305 can be made of stainless steel and can have seven channels of liquid flow 5330, with each channel 5330 having a radius of about 0.076 cm. The liquid barrier wall 5305 may have, before manufacture, an outer diameter of about 10.77 cm, an inner diameter of about 10.49 cm and a length of about 4.293 cm.

O sub-resfriador 5310 inclui uma formação de aletas 5345, que circunda um corpo interno 5350. As aletas 5345 e o corpo interno 5350 incluem as aberturas 5355 para a linha de vapor 4805 e uma abertura 5360 para o orifício de reservatório 4812. O sub-resfriador 5310 pode ser feito de cobre ou qualquer outro metal de transferência de calor adequado. O subresfriador 5310 pode ser projetado, por exemplo, com 119 aletas. O corpo interno 5350 pode ter um diâmetro externo de, por exemplo, 10,795 cm e ter um comprimento de 3,988 cm.The sub-cooler 5310 includes a fin formation 5345, which surrounds an inner body 5350. The fins 5345 and inner body 5350 include openings 5355 for steam line 4805 and an opening 5360 for reservoir orifice 4812. The sub - 5310 cooler can be made of copper or any other suitable heat transfer metal. The 5310 subcooler can be designed, for example, with 119 fins. The inner body 5350 can have an outer diameter of, for example, 10,795 cm and be 3,988 cm long.

O evaporador 4713 também inclui uma placa de reservatório 5365 (Fig. 53E), que é selada em uma borda da parede de barreira de líquido 5305, como mostrado com mais detalhes abaixo. A placa de reservatório 5365 fica em comunicação fluida com o reservatório 4810 e a linha de vapor 4805.The 4713 evaporator also includes a reservoir plate 5365 (Fig. 53E), which is sealed on one edge of the liquid barrier wall 5305, as shown in more detail below. Reservoir plate 5365 is in fluid communication with reservoir 4810 and steam line 4805.

Com referência à Fig. 54, um procedimento 5400 é realizado para manufaturar o sistema termodinâmico 4700 da Fig. 47. Inicialmente, o subconjunto de mecha 5300 (que é a parede de barreira de vapor 5315 e a mecha 5320) é preparado (etapa 5405). Em seguida a parede de barreira de líquido 5305 é preparada (etapa 5410). O subconjunto externo (isto é, a parede de barreira de líquido 5305 e o sub-resfriador 5310) é então preparado (etapa 5415) e o subconjunto externo preparado é unido com o subconjunto de mecha, para formar o corpo de evaporador (etapa 5420). Em seguida, o corpo de evaporador é finalizado para formar o evaporador 4713 (etapa 5425) e o evaporador 4713 é acoplado à fonte de calor (por exemplo, o sistema de troca de calor cíclico) (etapa 5430).With reference to Fig. 54, a procedure 5400 is performed to manufacture the thermodynamic system 4700 of Fig. 47. Initially, the wick subset 5300 (which is the vapor barrier wall 5315 and the wick 5320) is prepared (step 5405 ). Then the liquid barrier wall 5305 is prepared (step 5410). The external subset (i.e., the liquid barrier wall 5305 and the subcooler 5310) is then prepared (step 5415) and the prepared external subset is joined with the wick subset to form the evaporator body (step 5420 ). Then, the evaporator body is finished to form the evaporator 4713 (step 5425) and the evaporator 4713 is coupled to the heat source (for example, the cyclic heat exchange system) (step 5430).

Com referência à Fig. 55, um procedimento 5405 é realizado para preparar o subconjunto de mecha 5300. Inicialmente, o subconjunto de mecha 5300 é montado (etapa 5500). A montagem do subconjunto de mecha 5300 inclui formar os canais de remoção de vapor 5325, o material que formará a parede de barreira de vapor 5315 (Figs. 15A e 15B mostram o material usado para formar a parede de barreira de vapor 5315). Por exemplo, os canais de remoção de vapor 5325 podem ser atacados fotoquimicamente dentro do material. O material atacado fotoquimicamente é enrolado em uma forma cilíndrica e então soldado em suas bordas para formar a parede de barreira de vapor 5315. A mecha 5320 é formada de um material de mecha, que é cortado em um comprimento adequado, enrolado e formado em tomo da parede de barreira de vapor 5315. A mecha 5320 é mecanicamente espremida sobre a parede de barreira de vapor 5315, para melhorar o encaixe entre a mecha 5320 e a parede de barreira de vapor 5315 e para reduzir o espaço entre a mecha 5320 e a parede 5315, assim melhorando a transferência térmica entre a mecha 5320 e a parede de barreira de vapor 5315. Em seguida, - 5 a mecha é soldada em suas costuras, para formar uma forma cilíndrica completa.With reference to Fig. 55, a procedure 5405 is performed to prepare the wick subset 5300. Initially, the wick subset 5300 is assembled (step 5500). The assembly of the wick subset 5300 includes forming the vapor removal channels 5325, the material that will form the vapor barrier wall 5315 (Figs. 15A and 15B show the material used to form the vapor barrier wall 5315). For example, the vapor removal channels 5325 can be attacked photochemically within the material. The photochemically attacked material is rolled into a cylindrical shape and then welded at its edges to form the vapor barrier wall 5315. The 5320 wick is formed of a wick material, which is cut to a suitable length, rolled and formed into a bulk of the vapor barrier wall 5315. The wick 5320 is mechanically squeezed onto the vapor barrier wall 5315, to improve the fit between the wick 5320 and the vapor barrier wall 5315 and to reduce the space between the wick 5320 and the wall 5315, thereby improving the thermal transfer between the 5320 fuse and the 5315 vapor barrier wall. Then, - the fuse is welded at its seams to form a complete cylindrical shape.

, Em outra implementação, a mecha 5325 também pode ser sinterizada sobre a parede de barreira de vapor 5315, por aquecimento da mecha 5320 e da parede 5315, em uma temperatura que é abaixo do ponto de fusão dos materiais usados na mecha 5320 e na parede 5315. Durante este aquecimento, pressão pode ser aplicada à mecha 5320 e na parede 5315, para ajudar a formar a ligação sinterizada. A sinterização pode ser usada para melhorar mais a transferência térmica entre a mecha 5320 e a parede de barreira de vapor 5315.In another implementation, the wick 5325 can also be sintered on the vapor barrier wall 5315, by heating the wick 5320 and wall 5315, at a temperature that is below the melting point of the materials used on the wick 5320 and on the wall 5315. During this heating, pressure can be applied to the fuse 5320 and the wall 5315, to help form the sintered bond. Sintering can be used to further improve the heat transfer between the 5320 wick and the 5315 vapor barrier wall.

Após o subconjunto de mecha 5300 ser montado (etapa 5500), o subconjunto de mecha é termicamente contraído, para assegurar que fique tão redondo quanto necessário para apropriadamente unir-se com o subconjunto externo na etapa 5420. Inicialmente, durante o processo de contração térmica, o subconjunto de mecha 5300 é colocado em um forno _ 20 5600 (mostrado nas Figs. 56A e B), que aquece o subconjunto a 460°C ±After the wick subset 5300 is assembled (step 5500), the wick subset is thermally contracted to ensure that it is as round as necessary to properly join with the external subset in step 5420. Initially, during the thermal contraction process , the wick subset 5300 is placed in an oven _ 20 5600 (shown in Figs. 56A and B), which heats the subset to 460 ° C ±

15°C. Em seguida, como também mostrado na Fig. 56A, um bloco de controle de temperatura 5605 é resfriado a uma temperatura em que seu diâmetro externo é menor do que o diâmetro interno do subconjunto aquecido 5300 (etapa 5510). O bloco de controle da temperatura 5605 pode ser resfriado empregando-se nitrogênio líquido. Com referência também às Figs. 56C e D, o bloco de controle da temperatura resfriado 5605 é inserido dentro do subconjunto de mecha aquecido 5300 (etapa 5515). Em seguida, como mostrado na Fig. 56E, na inserção do bloco de controle 5605 (etapa 5515), o calor é removido do subconjunto de mecha 5300 e o resfriamento é removido do bloco de controle da temperatura 5605, assim permitindo que a temperatura do subconjunto de mecha 5300 se estabilize (etapa 5520). Após a temperatura do subconjunto de mecha 5300 ter-se estabilizado (etapa 5520), o subconjunto de mecha 5300 é inspecionado para assegurar que o diâmetro externo do subconjunto de mecha 5300 fique tão redondo quanto necessário (etapa 5525).15 ° C. Then, as also shown in Fig. 56A, a temperature control block 5605 is cooled to a temperature where its outside diameter is less than the inside diameter of the heated sub-assembly 5300 (step 5510). The temperature control block 5605 can be cooled using liquid nitrogen. With reference also to Figs. 56C and D, the cooled temperature control block 5605 is inserted into the heated wick subset 5300 (step 5515). Then, as shown in Fig. 56E, at the insertion of the control block 5605 (step 5515), the heat is removed from the wick subset 5300 and the cooling is removed from the temperature control block 5605, thus allowing the temperature of the subset of wick 5300 stabilizes (step 5520). After the temperature of the wick subset 5300 has stabilized (step 5520), the wick subset 5300 is inspected to ensure that the outer diameter of the wick subset 5300 is as round as necessary (step 5525).

Com referência à Fig. 57, um procedimento 5410 é realizado para preparar a parede de barreira de líquido 5305. Inicialmente, a parede de barreira de líquido 5305 é formada (etapa 5700) enrolando-se o material e em seguida soldando-se o material na costura, para formar um formato quase cilíndrico (Fig. 53C). Em seguida, o material soldado é foto-cauterizado em sua superfície interna, para formar os canais de fluxo de líquido 5330 e é atacado fotoquimicamente em sua superfície extema, para formar os sulcos de resfriamento 5335 (Fig. 53C).With reference to Fig. 57, a procedure 5410 is performed to prepare the liquid barrier wall 5305. Initially, the liquid barrier wall 5305 is formed (step 5700) by rolling the material and then welding the material at the seam to form an almost cylindrical shape (Fig. 53C). Then, the welded material is photo-cauterized on its internal surface, to form the 5330 liquid flow channels and is photochemically attacked on its outer surface, to form the 5335 cooling grooves (Fig. 53C).

A parede de barreira de líquido formada 5305 é contraída termicamente, para assegurar que fique tão redonda quanto necessário para apropriadamente preparar o subconjunto externo na etapa 5415. Inicialmente, durante o processo de contração térmica, a parede de barreira de líquido 5305 é aquecida (etapa 5705). Em uma implementação, a parede de barreira de líquido 5305 é colocada em um forno 5800 (mostrado nas Figs. 58A e B), que aquece a parede 5305 a 460°C ± 15°C. Em seguida, como também mostrado na Fig. 58A, um bloco de controle da temperatura 5805 é resfriado a uma temperatura em que seu diâmetro externo é menor do que o diâmetro interno da parede de barreira de vapor 5305 (etapa 5710). O bloco de controle da temperatura 5805 pode ser resfriado utilizando-se nitrogênio líquido. Com referência também às Figs. 58C e D, o bloco de controle com temperatura resfriada 5605 é inserido dentro da parede de barreira de líquido aquecida 5305 (etapa 5715). Em seguida, como mostrado na Fig. 58E, na inserção do bloco de controle 5805, o calor é removido da parede de barreira de líquidoThe formed liquid barrier wall 5305 is thermally contracted, to ensure that it becomes as round as necessary to properly prepare the external subassembly in step 5415. Initially, during the thermal contraction process, the liquid barrier wall 5305 is heated (step 5705). In one implementation, the liquid barrier wall 5305 is placed in a 5800 oven (shown in Figs. 58A and B), which heats the wall 5305 to 460 ° C ± 15 ° C. Then, as also shown in Fig. 58A, a temperature control block 5805 is cooled to a temperature where its outside diameter is less than the inside diameter of the vapor barrier wall 5305 (step 5710). The 5805 temperature control block can be cooled using liquid nitrogen. With reference also to Figs. 58C and D, the cooled temperature control block 5605 is inserted into the heated liquid barrier wall 5305 (step 5715). Then, as shown in Fig. 58E, when inserting control block 5805, heat is removed from the liquid barrier wall

5305 e o resfriamento é removido do bloco de controle da temperatura 5805, permitindo, assim, que a temperatura da parede de barreira de líquido 5305 se estabilize (etapa 5720). Após a temperatura da parede de barreira de líquido 5305 ter-se estabilizado, a parede de barreira de líquido 5305 é inspecionada para assegurar que o diâmetro externo da parede 5305 seja tão redondo quanto necessário (etapa 5725).5305 and the cooling is removed from the temperature control block 5805, thus allowing the temperature of the liquid barrier wall 5305 to stabilize (step 5720). After the temperature of the liquid barrier wall 5305 has stabilized, the liquid barrier wall 5305 is inspected to ensure that the outer diameter of the wall 5305 is as round as necessary (step 5725).

Com referência à Fig. 59, um procedimento 5414 é realizado pra preparar o subconjunto externo, isto é, a parede de barreira de líquido 5305 e o sub-resfriador 5310. Inicialmente, o sub-resfriador 5310 é aquecido (etapa 5900). Em uma implementação, o sub-resfriador 5310 é colocado em um forno 6000 (mostrado nas Figs. 60A e B), que aquece o sub-resfriador 5310 a 235°C ± 15°C. Em seguida, como também mostrado nas Figs. 60A e B, o bloco de controle da temperatura 5805 e a parede de barreira de líquido 5305, que é termicamente acoplada ao bloco 5805, são resfriados a uma temperatura em que o diâmetro externo da parede 5305 é menor do que o diâmetro interno do sub-resfriador 5310 (etapa 5905). Por exemplo, a parede de barreira de líquido 5305 pode ser resfriada a abaixo de cerca de -120°C. O bloco de controle da temperatura 5805 pode ser resfriado empregando-se nitrogênio líquido. Com referência também à Fig. 60C, o bloco de controle da temperatura resfriado 5805 e a parede de barreira de líquido 5305 são inseridos dentro do sub-resfriador aquecido 5310, para formar o subconjunto externo 6001 (etapa 5910). Em seguida, como mostrado na Fig. 60D, na inserção do bloco de controle 5805 (etapa 5910), o calor é removido do subresfriador 5310 e o resfriamento é removido do bloco de controle da temperatura 5805, assim permitindo que a temperatura do subconjunto externo 6001 se estabilize (etapa 5915). Após a temperatura do subconjunto externo 6001 ter-se estabilizado (etapa 5915), o bloco de controle da temperatura 5805 é removido da parede de barreira de líquido 5305 (etapa 5920), como mostrado na Fig. 60E.With reference to Fig. 59, a procedure 5414 is performed to prepare the external subassembly, that is, the liquid barrier wall 5305 and the sub-chiller 5310. Initially, the sub-chiller 5310 is heated (step 5900). In one implementation, sub-chiller 5310 is placed in an oven 6000 (shown in Figs. 60A and B), which heats sub-chiller 5310 to 235 ° C ± 15 ° C. Then, as also shown in Figs. 60A and B, the temperature control block 5805 and the liquid barrier wall 5305, which is thermally coupled to the block 5805, are cooled to a temperature where the outer diameter of the wall 5305 is less than the inner diameter of the sub -5310 cooler (step 5905). For example, the liquid barrier wall 5305 can be cooled to below about -120 ° C. The 5805 temperature control block can be cooled using liquid nitrogen. With reference also to Fig. 60C, the cooled temperature control block 5805 and the liquid barrier wall 5305 are inserted into the heated sub-chiller 5310, to form the external subset 6001 (step 5910). Then, as shown in Fig. 60D, at the insertion of the control block 5805 (step 5910), the heat is removed from the subcooler 5310 and the cooling is removed from the temperature control block 5805, thus allowing the temperature of the external subset 6001 to stabilize (step 5915). After the temperature of the external subset 6001 has stabilized (step 5915), the temperature control block 5805 is removed from the liquid barrier wall 5305 (step 5920), as shown in Fig. 60E.

Em seguida, com referência também às Figs. 60F e G, várias partes são montadas no subconjunto externo 6001 (etapa 5925). Primeiro, como mostrado na Fig. 60F, uma placa de reservatório 6005 é fixada à parede de barreira de líquido 5305 e fica adjacente ao sub-resfriador 5310. A placa 6005 pode ser fixada soldando-a na parede 5305, para formar uma costura de solda 6010. Segundo, como mostrado na Fig. 60G, a linha de líquido 4800 é selada na parede de barreira de líquido 5305 por, por exemplo, soldagem. Após a montagem estar completa, o subconjunto externo e todas as juntas soldadas são inspecionadas para assegurar que as costuras estejam seladas e que o diâmetro interno da parede 5305 esteja tão redondo quanto necessário para inter-encaixe com o subconjunto de mecha mais tarde no processo (etapa 5930).Then, with reference also to Figs. 60F and G, several parts are mounted on the external subassembly 6001 (step 5925). First, as shown in Fig. 60F, a reservoir plate 6005 is attached to the liquid barrier wall 5305 and is adjacent to sub-chiller 5310. Plate 6005 can be attached by welding it to wall 5305, to form a seam of weld 6010. Second, as shown in Fig. 60G, the liquid line 4800 is sealed to the liquid barrier wall 5305 by, for example, welding. After assembly is complete, the outer subset and all welded joints are inspected to ensure that the seams are sealed and that the inner diameter of the wall 5305 is as round as necessary to inter-fit with the wick subset later in the process ( step 5930).

Com referência à Fig. 61, um procedimento 5420 é realizado para unir o subconjunto externo 6001 com o subconjunto de mecha, para formar o corpo de evaporador. Em geral, durante este processo, o subconjunto externo 6001 é contraído termicamente no subconjunto de mecha 5300, para assegurar que as peças sejam apropriadamente unidas. Inicialmente, o subconjunto externo 6001 é aquecido (etapa 6100). Em uma implementação, o subconjunto externo 6001 é colocado em um forno 6200 (mostrado na Fig. 62A), que aquece o subconjunto externo 6001 a 350°C ± 10°C. Em seguida, como também mostrado na Fig. 62B, o bloco de controle da temperatura 5605 é resfriado a uma temperatura em que o diâmetro externo do subconjunto de mecha 5300 é menor do que o diâmetro interno do subconjunto externo aquecido 6001 (etapa 6105). O bloco de controle da temperatura 5605 pode ser resfriado utilizando-se nitrogênio líquido. Com referência também às Figs. 62C e D, o bloco de controle da temperatura resfriado 5605 e o subconjunto de mecha 5300 são inseridos dentro do subconjunto externo aquecido 6001, para formar o corpo de evaporador 6101 (etapa 6110). Em seguida, como mostrado na Fig. 62D, na inserção do bloco de controle 5605 e do subconjunto de mecha 5300, o calor é removido do subconjunto externo 6001 e o resfriamento é removido do bloco de controle da temperatura 5605, assim permitindo que a temperatura do corpo evaporador 6101 se estabilize (etapa 6115). Com referência também à Fig. 62E, após a temperatura do corpo evaporador 6101 ter-se estabilizado, o corpo evaporador 6101 pode ser inspecionado, para assegurar que o processo de contração térmica tenha sido bem sucedido.With reference to Fig. 61, a procedure 5420 is performed to join the outer subset 6001 with the wick subset, to form the evaporator body. In general, during this process, the outer subset 6001 is thermally contracted in the wick subset 5300, to ensure that the parts are properly joined. Initially, the external subset 6001 is heated (step 6100). In one implementation, the external subset 6001 is placed in an oven 6200 (shown in Fig. 62A), which heats the external subset 6001 to 350 ° C ± 10 ° C. Then, as also shown in Fig. 62B, the temperature control block 5605 is cooled to a temperature where the outer diameter of the wick subset 5300 is less than the inner diameter of the heated outer subset 6001 (step 6105). The temperature control block 5605 can be cooled using liquid nitrogen. With reference also to Figs. 62C and D, the cooled temperature control block 5605 and the wick subset 5300 are inserted into the heated external subset 6001, to form the evaporator body 6101 (step 6110). Then, as shown in Fig. 62D, when inserting control block 5605 and wick subset 5300, heat is removed from external subset 6001 and cooling is removed from temperature control block 5605, thus allowing the temperature evaporator body 6101 to stabilize (step 6115). Referring also to Fig. 62E, after the temperature of the evaporator body 6101 has stabilized, the evaporator body 6101 can be inspected to ensure that the thermal contraction process has been successful.

Com referência à Fig. 63, um procedimento 5425 é realizado para finalizar o corpo evaporador 6101, para formar o evaporador 4713. Com referência às Figs. 49 e 64, várias partes são agora montadas no corpo evaporador 6101 (etapa 6300). Por exemplo, uma placa de volume 6400 é adicionada na parede de barreira de líquido 5305 e a mecha 5320 e tubos são soldados na placa de reservatório 6005 e na placa de volume 6400. O reservatório 4810 é soldado na placa reservatório 6005 e uma parede de barreira de vapor 6405 é soldada na placa reservatório 6005 e no subconjunto de mecha 5300. As tampas 6410 e 6415 são colocadas sobre a placa de volume 6400 e a parede de barreira de vapor 6405, respectivamente. Em seguida, o corpo evaporador 6101 é inspecionado e testado (etapa 6305) e em seguida partes adicionais são fixadas no corpo evaporador 6101 (etapa 6310). Por exemplo, a linha de vapor 4805 é soldada na tampa 6410 e a tampa 6410 é usinada como necessário, devido a possíveis distorções durante a soldagem. A tampa 6410 é soldada na placa de volume 6400 e na parede de barreira de vapor 5315 e a tampa 6415 é soldada na placa reservatório 6005 e na parede de barreira de vapor 5315. Em seguida, o corpo evaporador 6101 é inspecionado quanto a vazamentos (etapa 6315).With reference to Fig. 63, a procedure 5425 is performed to terminate the evaporator body 6101, to form the evaporator 4713. With reference to Figs. 49 and 64, several parts are now mounted on the evaporator body 6101 (step 6300). For example, a volume plate 6400 is added to the liquid barrier wall 5305 and the fuse 5320 and tubes are welded to reservoir plate 6005 and volume plate 6400. Reservoir 4810 is welded to reservoir plate 6005 and a wall of vapor barrier 6405 is welded on reservoir plate 6005 and wick subset 5300. Lids 6410 and 6415 are placed on volume plate 6400 and vapor barrier wall 6405, respectively. Then, the evaporator body 6101 is inspected and tested (step 6305) and then additional parts are attached to the evaporator body 6101 (step 6310). For example, steam line 4805 is welded to cap 6410 and cap 6410 is machined as needed, due to possible distortions during welding. Cap 6410 is welded to volume plate 6400 and vapor barrier wall 5315 and cap 6415 is welded to reservoir plate 6005 and vapor barrier wall 5315. Then, the evaporator body 6101 is inspected for leaks ( step 6315).

Com referência à Fig. 65, um procedimento 5430 é realizado para acoplar o evaporador 4713 na fonte de calor ou sistema de troca de calor cíclico 4705. Inicialmente, um diâmetro externo da fonte de calor é usinado, como necessário (etapa 6500) para assegurar que o evaporador 4713 encaixeWith reference to Fig. 65, a 5430 procedure is performed to couple the 4713 evaporator to the heat source or 4705 cyclic heat exchange system. Initially, an outside diameter of the heat source is machined as needed (step 6500) to ensure that the 4713 evaporator fits

sobre a fonte de calor. Em seguida, com referência também às Figs. 66A e B, o evaporador 4713 é preparado (etapa 6505) por soldagem das linhas de vapor e de líquido ao corpo evaporador e então alinhando-se o evaporador 4713 com o sistema 4705, empregando-se um sistema de alinhamento adequado.on the heat source. Then, with reference also to Figs. 66A and B, the evaporator 4713 is prepared (step 6505) by welding the vapor and liquid lines to the evaporator body and then aligning the evaporator 4713 with the 4705 system, using a suitable alignment system.

Em seguida, o evaporador 4713 é contraído termicamente sobre o sistema 4705, para assegurar que as peças sejam apropriadamente unidas. Inicialmente, o evaporador 4713 é aquecido (etapa 6510). Em uma implementação, o evaporador 4713 é colocado em um forno 6600 (mostrado nas Figs. 66A e B), que aquece o evaporador 4713 a cerca de 375°C. Em seguida o sistema 4705 e, em particular, a extremidade quente 4715 sejam resfriados a uma temperatura em que o diâmetro externo da extremidade quente 4715 seja menor do que o diâmetro interno do evaporador aquecido 4713 (etapa 6515). O sistema 4705 pode ser resfriado utilizando-se nitrogênio líquido. O sistema resfriado 4705 é inserido dentro do evaporador aquecido 4713 (etapa 6520). Na inserção do sistema resfriado 4705, o calor é removido do evaporador 4713 e o resfriamento é removido do sistema 4705, assim permitindo que a temperatura do evaporador 4713 e do sistema 4705 se estabilize (etapa 6525).Then, the evaporator 4713 is thermally contracted over the 4705 system, to ensure that the parts are properly joined. The 4713 evaporator is initially heated (step 6510). In one implementation, the 4713 evaporator is placed in a 6600 oven (shown in Figs. 66A and B), which heats the 4713 evaporator to about 375 ° C. Then the system 4705 and, in particular, the hot end 4715 are cooled to a temperature where the outside diameter of the hot end 4715 is less than the inside diameter of the heated evaporator 4713 (step 6515). The 4705 system can be cooled using liquid nitrogen. The cooled system 4705 is inserted into the heated evaporator 4713 (step 6520). Upon insertion of the cooled 4705 system, heat is removed from the 4713 evaporator and the cooling is removed from the 4705 system, thus allowing the temperature of the 4713 evaporator and the 4705 system to stabilize (step 6525).

Com referência também à Fig. 47, após a temperatura ter-se estabilizado (etapa 6525), o evaporador 4713 e o sistema 4705 são removidos do alinhamento e a instalação do forno e do sistema de transporte de calor 4710 é realizada (etapa 6530). Por exemplo, a linha de líquido 4800 e a linha de vapor 4805 são conectadas ao condensador 4712. O sistema de transferência de calor 4710 e o sistema de troca de calor cíclico 4705 são então instalado no alojamento 5090, como mostrado nas Figs. 50 e 52 (etapa 6535).With reference also to Fig. 47, after the temperature has stabilized (step 6525), evaporator 4713 and system 4705 are removed from the alignment and installation of the oven and heat transfer system 4710 is carried out (step 6530) . For example, liquid line 4800 and steam line 4805 are connected to condenser 4712. Heat transfer system 4710 and cyclic heat exchange system 4705 are then installed in housing 5090, as shown in Figs. 50 and 52 (step 6535).

Outras implementações estão dentro do escopo das seguintes reivindicações. Por exemplo, o subconjunto de mecha 5300 pode ser montado na etapa 5500 contraindo-se termicamente a mecha 5320 sobre a parede de barreira de vapor 5315. Nesta implementação, a mecha 5320 é formada de um material de mecha, que é cortado em um comprimento adequado, enrolado em uma forma cilíndrica e então soldado em suas bordas de união, para formar um cilindro. A mecha cilíndrica 5320 é então aquecida e colocada sobre a parede de barreira de vapor 5315. Após a mecha cilíndrica 5320 resfriar, uma interface térmica é formada entre a mecha 5320 e a parede de barreira de vapor 5315. Neste ponto, sinterização pode então ser usada para melhorar mais a transferência térmica entre a mecha 5320 e a parede de barreira de vapor 5315.Other implementations are within the scope of the following claims. For example, the wick subset 5300 can be mounted in step 5500 by thermally contracting the wick 5320 on the vapor barrier wall 5315. In this implementation, the wick 5320 is formed of a wick material, which is cut to length suitable, rolled into a cylindrical shape and then welded at its joining edges to form a cylinder. The cylindrical wick 5320 is then heated and placed on the vapor barrier wall 5315. After the cylindrical wick 5320 cools, a thermal interface is formed between the 5320 wick and the vapor barrier wall 5315. At this point, sintering can then be performed. used to further improve the heat transfer between the 5320 wick and the 5315 vapor barrier wall.

As partes do submontagem de mecha e do subconjunto externo podem ser feitas de outros materiais, contanto que o contato térmico possa ser conseguido com estes outros materiais. Por exemplo, o sub-resíriador 5310 pode ser feito de aço inoxidável ou a parede de barreira de líquido 5305 e a parede de barreira de vapor 5315 podem ser feitas de cobre.The parts of the wick subassembly and the external subassembly can be made of other materials, as long as thermal contact can be achieved with these other materials. For example, the sub-chiller 5310 can be made of stainless steel or the liquid barrier wall 5305 and the vapor barrier wall 5315 can be made of copper.

O calor pode ser removido do subconjunto de mecha 5300 e o resfriamento pode ser removido do bloco de controle 5605 antes da inserção do bloco de controle 5605. Igualmente, o calor pode ser removido da parede de barreira de líquido 5305 e o resfriamento pode ser removido do bloco de controle 5805 antes da inserção do bloco de controle 5805 dentro da parede de barreira de líquido 5305. Similarmente, o calor pode ser removido do subconjunto externo 6011 e o resfriamento pode ser removido do bloco de controle da temperatura 5605, antes da inserção do bloco de controle 5605 e do subconjunto de mecha 5300 dentro do subconjunto externo 6001. Por fim, o calor pode ser removido do evaporador 4713 e o resfriamento pode ser removido do sistema 4705 antes da inserção do sistema 4705 dentro do evaporador aquecido 4713.Heat can be removed from wick subset 5300 and cooling can be removed from control block 5605 prior to insertion of control block 5605. Likewise, heat can be removed from liquid barrier wall 5305 and cooling can be removed control block 5805 before insertion of control block 5805 into the liquid barrier wall 5305. Similarly, heat can be removed from external subset 6011 and cooling can be removed from temperature control block 5605 before insertion control block 5605 and wick subset 5300 within external subset 6001. Finally, heat can be removed from evaporator 4713 and cooling can be removed from system 4705 prior to insertion of system 4705 into heated evaporator 4713.

Claims (16)

REIVINDICAÇÕES 1. Método para produzir um evaporador (1400), caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de:1. Method for producing an evaporator (1400), characterized by the fact that it comprises the steps of: orientar uma parede de barreira de vapor (1700) de modo que uma superfície de absorção de calor da parede de barreira de vapor (1700) defina pelo menos uma parte de uma superfície externa do evaporador (1400), a superfície externa sendo configurada para receber calor;orient a vapor barrier wall (1700) so that a heat absorbing surface of the vapor barrier wall (1700) defines at least part of an outer surface of the evaporator (1400), the outer surface being configured to receive heat; orientar uma parede de barreira de líquido (1500) adjacente à parede de barreira de vapor (1700), em que a parede de barreira de líquido (1500) tem uma superfície configurada para confinar líquido;orienting a liquid barrier wall (1500) adjacent to the vapor barrier wall (1700), wherein the liquid barrier wall (1500) has a surface configured to confine liquid; posicionar uma mecha (1600) entre a parede de barreira de vapor (1700) e a parede de barreira de líquido (1500);positioning a wick (1600) between the vapor barrier wall (1700) and the liquid barrier wall (1500); em que pelo menos um dentre orientar uma parede de barreira de vapor (1700), orientar uma parede de barreira de líquido (1500) e posicionar a mecha inclui definir um canal de remoção de vapor (1465) na parede de barreira de vapor (1700) em uma interface entre a mecha (1600) e a parede de barreira de vapor (1700); e em que pelo menos um de orientar uma parede de barreira de vapor, orientar uma parede de barreira de líquido (1500) e posicionar a mecha inclui definir um canal de fluxo de líquido (1505), entre a parede de barreira de líquido (1500) e a mecha primária (1600).wherein at least one of the orienting a vapor barrier wall (1700), orienting a liquid barrier wall (1500) and positioning the wick includes defining a vapor removal channel (1465) on the vapor barrier wall (1700) ) at an interface between the wick (1600) and the vapor barrier wall (1700); and wherein at least one of orienting a vapor barrier wall, orienting a liquid barrier wall (1500) and positioning the wick includes defining a liquid flow channel (1505), between the liquid barrier wall (1500 ) and the primary wick (1600). 2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda formar a parede de barreira de vapor (1700) e formar a parede de barreira de líquido (1500).2. Method according to claim 1, characterized in that it further comprises forming the vapor barrier wall (1700) and forming the liquid barrier wall (1500). 3. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de formar a parede de barreira de vapor (1700) inclui formar a parede de barreira de vapor (1700) em um formato planar e formar a parede de barreira de líquido (1500) inclui formar a parede de barreira de líquido (1500) em um formato planar.3. Method according to claim 2, characterized in that it forms the vapor barrier wall (1700) includes forming the vapor barrier wall (1700) in a planar shape and forming the liquid barrier wall (1500 ) includes forming the liquid barrier wall (1500) in a planar shape. 4. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de formar a parede de barreira de vapor (1700) inclui formar a parede de barreira de vapor 4. Method according to claim 2, characterized in that forming the vapor barrier wall (1700) includes forming the vapor barrier wall Petição 870190052371, de 04/06/2019, pág. 5/13 (1700) em um formato anular e formar a parede de barreira de líquido (1500) inclui formar a parede de barreira de líquido (1500) em um formato anular.Petition 870190052371, of June 4, 2019, p. 5/13 (1700) in an annular shape and forming the liquid barrier wall (1500) includes forming the liquid barrier wall (1500) in an annular shape. 5. Método, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de posicionar a mecha inclui contrair termicamente a mecha (1600) sobre a parede de barreira de vapor (1700).5. Method, according to claim 4, characterized by the fact that positioning the wick includes thermally contracting the wick (1600) on the vapor barrier wall (1700). 6. Método, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de posicionar a mecha (1600) inclui contrair termicamente a parede de barreira de líquido (1500) sobre a mecha.6. Method according to claim 4, characterized by the fact that positioning the wick (1600) includes thermally contracting the liquid barrier wall (1500) on the wick. 7. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de posicionar incluir posicionar a mecha (1600) entre a parede de barreira de vapor (1700) e a superfície de confinamento de líquido da parede de barreira de líquido (1500).7. Method according to claim 1, characterized in that positioning includes positioning the wick (1600) between the vapor barrier wall (1700) and the liquid confinement surface of the liquid barrier wall (1500). 8. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender ainda orientar um sub-resfriador (5310) adjacente à parede de barreira de líquido (1500).8. Method, according to claim 1, characterized in that it also comprises orienting a sub-cooler (5310) adjacent to the liquid barrier wall (1500). 9. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de orientar o sub-resfriador (5310) inclui contrair termicamente o subresfriador (5310) sobre a parede de barreira de líquido (1500).9. Method according to claim 8, characterized by the fact that orienting the sub-cooler (5310) includes thermally contracting the sub-cooler (5310) on the liquid barrier wall (1500). 10. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender ainda:10. Method, according to claim 1, characterized by the fact that it also comprises: formar a parede de barreira de vapor (1700) e atacar eletroquimicamente o canal de remoção de vapor dentro da parede de barreira de vapor (1700).forming the vapor barrier wall (1700) and electrochemically attacking the vapor removal channel within the vapor barrier wall (1700). 11. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender ainda formar a parede de barreira de vapor (1700) e usinar o canal de remoção de vapor dentro da parede de barreira de vapor (1700).11. Method according to claim 1, characterized in that it also comprises forming the vapor barrier wall (1700) and machining the vapor removal channel within the vapor barrier wall (1700). 12. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender ainda formar a parede de barreira de vapor (1700) e atacar fotoquimicamente o canal de remoção de vapor dentro da parede de barreira de vapor (1700).12. Method according to claim 1, characterized in that it further comprises forming the vapor barrier wall (1700) and photochemically attacking the vapor removal channel within the vapor barrier wall (1700). Petição 870190052371, de 04/06/2019, pág. 6/13Petition 870190052371, of June 4, 2019, p. 6/13 13. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender ainda formar a parede de barreira de vapor (1700) por enrolamento de um material de barreira de vapor em um formato cilíndrico e selar as bordas de união do material de barreira de vapor.Method according to claim 1, characterized in that it further comprises forming the vapor barrier wall (1700) by rolling up a vapor barrier material in a cylindrical shape and sealing the joining edges of the vapor barrier material steam. 55 14. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender ainda formar a parede de barreira de líquido (1500) por enrolamento de um material de barreira de líquido em um formato cilíndrico e selar as bordas de união do material de barreira de líquido.14. Method according to claim 1, characterized in that it further comprises forming the liquid barrier wall (1500) by winding a liquid barrier material in a cylindrical shape and sealing the joining edges of the barrier material of liquid. 15. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de15. Method, according to claim 1, characterized by the fact that 10 orientar a parede de barreira de líquido (1500) incluir contrair termicamente a parede de barreira de líquido na mecha (1600).10 orienting the liquid barrier wall (1500) includes thermally contracting the liquid barrier wall on the wick (1600). 16. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender ainda:16. Method, according to claim 1, characterized by the fact that it also comprises: formar a parede de barreira de líquido (1500) e atacar fotoquimicamenteform the liquid barrier wall (1500) and attack photochemically 15 o canal de fluxo de líquido (1505) dentro da parede de barreira de líquido (1500).15 is the liquid flow channel (1505) within the liquid barrier wall (1500).
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