DK149938B - Gasstyret varmetransportroers-termostat - Google Patents

Description

149938

Opfindelsen angår en gasstyret varmetrans-portrørs-termostat af den art, hvori der med henblik på termostateringen opretholdes et fordampningskondensationskredsløb i varmetransportrøret, og med et 5 gastrykstyresystem, som leverer styregas til en pufferzone i forbindelse med røret.

Som bekendt overfører det praktisk taget iso-therme varmetransportrør latent fordampningsvarme i et arbejdsmediums dampfase fra en fordampningszone til 10 en kondensationszone. I det indre af røret opretholdes et tofasekredsløb, idet f.eks. kapillarkræfter leder den i kondensationszonen kondenserede væske tilbage til fordampningszonen.

Varmetransportrørets princip er kendt bl.a.

15 fra U.S.A. patentskrift nr. 2 350 348. Anvendelsen af varmetransportrør i termostatsystemer er også kendt, eksempelvis fra U.S.A. patentskrift nr. 3 782 449.

Forbindelsen mellem varmetransportrøret og et gastrykstyresystem, f.eks. et under konstant tryk stående 20 gasreservoir, bevirker, at der mellem fordampningskondensationskredsløbet og pufferzonen indstiller sig en relativt tynd overgangszone indeholdende en blanding af arbejdsmediumdamp og styregas. Under disse omstændigheder medfører en ændring af den i fordampningszo-25 nen tilførte varmemængde en forskydning af overgangszonen og dermed en tilsvarende ændring af den varme-afgivende flades areal.

I det ideelle tilfælde er sammenhængen mellem styregassens tryk og varmetransportrørets temperatur 30 ved sådanne apparater givet med det anvendte arbejdsmediums damptrykkurve. I praksis optræder imidlertid nogle virkninger, som fremkalder afvigelser fra den ideelle sammenhæng. En af disse virkninger er tilstedeværelsen af styregas i arbejdsmediets damp, hvilket 35 først og fremmest skyldes, at styregas opløses i ar- 149938 2 bejdsmediet i et område med højt partialtryk af gassen, hvorefter gassen sammen med arbejdsmediet strømmer til rørets opvarmede del og derfra ved fordampningen af arbejdsmediet går over i dettes dampe. Føl-5 gen heraf er, at dampens mætningstemperatur og dermed temperaturen af varmetransportrøret synker, selv om der holdes et konstant styregastryk. Temperatursænkningen er større, jo større gassens partialtryk i dampen er.

10 Da den beskrevne gasopløsningseffekt afhæn ger af varmetransportrørets konstruktive detaljer og øjeblikkelige driftstilstand, kan den næppe formuleres lovmæssigt og forudsiges. Den resulterende temperatursænkning må derfor generelt betragtes som en usik- 15 kerhed i termostatens absolutte temperaturniveau.

Opfindelsen tager sigte på at fjerne denne temperaturusikkerhed eller i det mindste at reducere den i betydelig grad og derved øge termostatens præcision.

20 Dette opnås ifølge opfindelsen ved, at termo staten har et arbejdskredsløb, som er adskilt fra pufferzonen ved hjælp af et hjælpekredsløb, og at de to kredsløbs kølezoner ligger i hver sit endeafsnit af varmetransportrøret.

25 Opfindelsen forklares i det følgende nærmere med henvisning til tegningen, på hvilken fig. 1 viser et skematisk længdesnit gennem en udførelsesform for en varmetransportrørs-termostat ifølge opfindelsen, og 30 fig. 2 en kurve over temperaturens variation over apparatets længde.

Fig. 1 viser et gasstyret varmetransportrør 1 med en overgangszone 2 mellem et område B', der indeholder arbejdsmediumdamp, og et område 3, som in- 149938 3 deholder styregas, hvis tryk holdes konstant ved hjælp af et tilsluttet gastrykstyresystein 4. Ved tilførsel af varme i en fordampningszone H opstår der to fordampnings-kondensationskredsløb, nemlig et hoved-5 kredsløb A-B-A/ som omslutter et kammer 5, der skal tempereres, og et hjælpekredsløb A'-B'-A', der grænser direkte op til overgangszonen 2 og adskiller denne zone fra hovedkredsløbet A-B-A. Det i de to kredsløb respektive kølezoner K og K' kondenserede 10 arbejdsmedium føres tilbage til fordampningszonen H gennem kapillarstrukturer, henholdsvis 6 og 6', som vist med pile.

Hjælpekredsløbet A'-B'-A' indeholder en vis mængde styregas, som fra området 3 med højt 15 partialtryk af gassen går i opløsning i området 2.

Kredsløbet A-B-A, som omgiver kammeret 5, indeholder imidlertid meget mindre gas, da der i dette kredsløbs kondensationszone 7 ikke findes nogen gaspuffer og derfor heller ikke kan ske nogen opløsning 20 af gas.

Styregas kommer kun ind i kredsløbet A-B-A ved diffusion fra kredsløbet A'-B'-A'. Denne gas samler sig i kondensationszonen 7 og fører i denne zone til en gradvis opbygning af et partialgastryk.

25 Erfaringerne viser, at denne opbygning foregår meget langsomt og kan tage flere dage, og den kan undgås ved lejlighedsvis, f.eks. automatisk, gasbortledning gennem en ventil 8 til et undertrykskammer 9. Bortledning af gas er navnlig nødvendig ved start af varme-30 transportrøret, da den begyndende dampcirkulation bevirker indeslutning i kondensationszonen 7 af en større del af gassen, som i kold tilstand er jævnt fordelt i varmetransportrøret.

I en anden udførelsesform for opfindelsen kan 35 gassen bortledes til det indre af varmetransportrøret.

149938 4

Med dette formål opvarmes kølezonen K midlertidigt, hvorved cirkulationsretningen i hovedkredsløbet A-B-A vendes, således at den i zonen 7 stående gas skylles ind i hjælpekredsløbet A'-B'-A' og derfra 5 videre til pufferområdet 3.

En anden fordelagtig udførelsesform for opfindelsen indebærer tilstedeværelsen af et i begge ender åbent tyndt rør 10 i varmetransportrørets dampafsnit. Røret 10 begynder i kondensationszonen 10 7 og slutter i et område af hjælpekredsløbets dampaf snit, hvor trykket er noget lavere end i zonen 7. Et sådant område i kredsløbet A'-B'-A' kan f.eks. tilvejebringes ved, at tværsnitsarealerne af dampkanalerne og/eller størrelsen af de bortførte varmemængder 15 i kredsløbene A-B-A og A'-B'-A' vælges på en sådan måde, at trykfaldet fra A' til B' er større end trykfaldet fra A til B. På denne måde opstår der en konstant lille dampstrøm fra zonen 7 til området B', hvilket hindrer enhver nævneværdig ansamling af gas 20 i zonen 7. Det som følge af denne sekundære dampstrøm optrædende tab af arbejdsmedium i hovedkredsløbet A-B-A udlignes automatisk ved tilstrømning af flydende arbejdsmedium gennem kapillarstrukturen fra A' til A. Da denne tilstrømmende mængde fra kredslø-25 bet A'-B'-A' imidlertid er forurenet med gas, skal den holdes så lille som mulig, dvs. at strømningsmodstanden i røret 10 skal vælges så stor, at der lige akkurat ikke optræder nogen væsentlig ophobning af gas i zonen 7. Udtrykt på en anden måde skal strøm-30 ningsmodstanden vælges således, at der ikke kan konstateres nogen væsentlig temperatursænkning i zonen 7, da en ophobning af gas som nævnt ovenfor fører til en temperatursænkning.

Claims (2)

149938 Eksempel Funktionen af et apparat ifølge opfindelsen blev bekræftet ved måling af den aksiale temperaturfordeling i et varmetransportrør af kobber med vand 5 som arbejdsmedium og argon som styregas. Røret havde en længde på 50 cm og en dampkanaldiameter på 1,2 cm. Ved hjælp af platinmodstande, hvis målefølsomhed var ca. 10-^ °C/cm, blev temperaturfordelingen målt i et i begge ender åbent og aksialt i varmetransport-10 røret 1 anbragt rør 10 med en yderdiameter på 0,5 cm. Kapillarstrukturen bestod af viklede trådnet på det ydre rør og et gevind på det indre rør. Kurven i fig. 2 viser temperaturafvigelsen T-T °C på forskellige steder af rørets længde, hvor Tq = 100°C er 15 vandets teoretiske fordampningstemperatur. Analogt med fig. 1 angiver Η, K og K' henholdsvis fordampningszonen og de to kølezoner. I varmetransportrøret forekommer to kredsløb, nemlig et arbejdskredsløb HKH til venstre for fordampningszonen og et hjælpe-20 kredsløb HK'H til højre. Hjælpekredsløbet er i direkte kontakt med styregassen. Målingerne, som skete efter indkørsel af varmetransportrøret ti 1 en stationær tilstand, viser på hver side af fordampningszonen en zone med konstant temperatur. I arbejdszonen 25 til venstre er temperaturen tydeligt højere end i hjælpezonen, hvilket kan føres tilbage til det lavere gasindhold i den i arbejdszonen cirkulerende damp. Det blev endvidere fastslået, at temperaturen i arbejdszonen holdt sig konstant længere tid end i 30 hjælpezonen.

1. Gasstyret varmetransportrørs-termostat, hvori der med henblik på termostateringen opretholdes et fordampnings-kondensationskredsløb i varmetrans-