FR2534362A1 - Dispositif de transmission de chaleur - Google Patents

Abstract

LA PRESENTE INVENTION CONCERNE LES ECHANGEURS DE CHALEUR. UN CANAL DIAMETRAL 11 EST RELIE A LA BUSE 12 DE LA POMPE A JET DE VAPEUR 13 MONTEE DANS LA CLOISON 14 ET AVEC LE COLLECTEUR DE VAPEUR 10. APPLICATION AUX ECHANGEURS DE CHALEUR A EVAPORATION ET CONDENSATION POUR LE TRANSFERT DE CHALEUR A DES DISTANCES IMPORTANTES.

Description

DISPOSITIF DE TRANSMISSION DE CHALEUR
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La présente invention concerne la technique des échangeurs de chaleur et a notamment pour objet des dispositifs de transmission de chaleur a distance.

L'invention peut être appliquée avec le maximum d'efficacité, en particulier dans des systèmes de refroidissement des appareillages électroniques installés dans des équipements qui, pendant leur utilisation, soit changent leur orientation dans le champ des forces qui leur sont appliquées y compris dans le champ de gravitation, soit sont soumis a l'action de forces d'inertie de valeur et de direction variables.

On connait des dispositifs de transmission de chaleur à haute ef ficacité, en particulier, des tubes échangeurs de chaleur conçus sous forme de réservoirs étanches a vide relatif réalisés habituellement en metal et dont la surface intérieure est revêtue d'une couche en un maté- riau capillaire imprégné d'un liquide caloporteur.

Lorsqu'une extrémit & de ce tube échangeur de chaleur est chauffez, le liquide s'évapore en absorbant la chaleur nécessaire a la formation de la vapeur qui, elle, se déplace sous l'effet d'-une difference de pression qui peut être très faible, vers l'autre extrémité a refroidir du tube échangeur de chaleur, où elle est condensée alors que la chaleur de la condensation est transmise par l'intermédiaire de la paroi du tube au milieu environnant. Le fluide caloporteur condensé est absorbé dans le matériau capillaire et revient de nouveau dans la zone d'évaporation sous l'effet de la pression capillaire.La relation principale qui illustre le travail d'un tube échangeur de chaleur se rapporte a l'équilibre des pressions qui peut être exprimé de la manière suivante: APC2APi+APV (1) où: APC est la pression capillaire en N/m2; est est la perte de charge dans le liquide qui se deplace dans le
matériau capillaire en N/m2; est est la différence de pressions de vapeur qui apparaît dans le
canal de vapeur en N/m2.

La pression capillaire pour les tubes capillaires de forme cylindrique peut être déterminée a l'aide de la formule de Laplace:
C = 2a cos e (2) ou: a est le coefficient de tension superficielle en N/m;
est le rayon du tube capillaire en mètres;
0 est l'angle de mouillage extrême a la separation solide-liqujde, en
grades.

Cette formule est valable si la surface de séparation liquidevapeur dans la zone de condensation est plate.

Dans le cas où les canaux capillaires sont d'une forme compliquee, on introduit au lieu du rayon des capillaires la notion de rayon effectif.

La perte de charge d'un liquide se déplaçant a travers un canal capillaire, de rayon rc peut être exprimé par la formule suivante:
Ap = G8n L (3)
arec4 PR où: G est le débit massique du liquide en kg/s;
n est le coefficient de viscosite dynamique en N/s/m2;
L est la longueur effective du tube capillaire en mètres;
est la densité du liquide en kg/m3.

Si le déplacement de la vapeur dans le canal de vapeur est laminaire, on peut utiliser la même formule pour le calcul de APV. Pour le régime turbulent d'écoulement de la vapeur qui est le plus fréquent, la formule pour le calcul de APV devient sensiblement plus compliquée.

La relation (1) est valable pour le cas général où l'on peut negliger l'action des forces agissant sur le liquide caloporteur dans le tube échangeur de chaleur, par exemples dans le cas où il est orienté horizontalement dans le champ de gravitation et où son diamètre est faible.

Pour un tube échangeur de chaleur qui est disposé sous un certain angle b par rapport a l'horizontale, il est nécessaire d'ajouter, dans la relation (1), un terme + PgLXsin , où: pg est la densité du liquide, en kg/m3;
g est l'accélération de la pesanteur en m/s2, et
L la longueur du tube.

Bien entendu, si la zone d'évaporation d'un tube échangeur de chaleur se trouve au-dessus de la zone de condensation, le terme complémentaire s'applique a la relation (1) avec le signe (+) et les pertes de charge dans le tube échangeur de chaleur augmentent notablement avec 1 'aug- mentation de sin b et de la longueur L.C'est pourquoi les possibilités des tubes échangeurs de chaleur en ce qui concerne la distance de transport de la chaleur et le flux thermique se trouvent fortement limitées, surtout dans une plage de basses températures qui est propre au fonctionnement des éléments des appareillages électroniques car, dans ce cas, on doit utiliser des caloporteurs a basse température ayant des coefficients de tension superficielle relativement faibles et dont dépend la valeur de la pression capillaire.

Ceci nécessite de faire appel a des materiaux capillaires dont les canaux capillaires présentent un faible rayon pour obtenir de grandes valeurs de APC Toutefois, comme il ressort de la formule (3) la resistance hydraulique croit alors proportionnellement a la quatrième puissance du rayon du canal capillaire. Tout ceci a, pour conséquence, que la distance de transfert de la chaleur et le flux thermique dans les tubes échangeurs de chaleur diminuent tellement, pendant le déplacement du fluide caloporteur sous l'effet des forces de gravitation ou d'autres champs de forces, qu'on doit améliorer la capacité de transport de ces tubes si leur utilisation est rationnelle dans ces conditions.

On connaît un tube echangeur de chaleur qui est forme par plusieurs sections reliées entre elles et constituant, chacune, un tube echangeur de chaleur. La surface interieure de la section comprenantles surfaces d'ex trématé est revêtue d'un matériau capillaire imprégné d'un fluide caloporteur. Les sections sont reliées de telle manière que la paroi d'extrémité limitant la zone de condensation dans une section située en amont de cette extrémité soit monobloc avec la paroi d'extrémité limitant la zone d'évaporation dans la section suivante. De ce fait, la zone de condensation de chaque section précédente se trouve en contact thermique avec la zone d'évaporation de la section suivante. Du fait que la circulation du fluide caloporteur s'effectue d'une maniere indépendante dans chaque section et que la longueur de la section est relativement petite, la distance dans les limites de chacune de ces sections que parcourt le liquide caloporteur dans le materiau capillaire, est également faible. Ceci permet d'utiliser des tubes capillaires d'assez grand diamètre et d'effectuer la transmission de flux calorifiques sensiblement plus importants dans le cas du déplacement du fluide caloporteur dans le sens opposé a la direction de l'action des forces de gravitation que dans le cas où l'on utilise des tubes échangeurs de chaleur classiques.

De tels tubes échangeurs de chaleur présentent une résistance thermique élevée résultant du fait que l'échange de chaleur entre les sections se fait par conductibilité calorifique a travers des parois de séparation dont chacune possède une résistance thermique.

il est bien évident que pour augmenter la longueur d'un tel tube échangeur de chaleur il faut faire appel a un grand nombre de sections.

De ce fait, le nombre de parois qui les séparent augmente et leurs résistances thermiques s'additionnent pour constituer la valeur totale de la résistance thermique d'un tubeéchangeur de chaleur. C'est pourquoi il est évident que la résistance thermique d'un tube échangeur de chaleur, cons titué de plusieurs sections, est sensiblement supérieure a celle des tubes échangeurs de chaleur d'un type classique et que l'un des avantages principaux de ces dispositifs de transmission de chaleur -leur basse resis- tance thermique - est perdu dans ce cas d'application. il s'ensuit que, pour une différence de température imposée entre une source et un récepteur de chaleur, le flux calorifique dans le tube échangeur de chaleur de type connu sera plus faible.

Les tentatives visant a augmenter le flux calorifique transmis par le tube échangeur de chaleur par diminution de sa résistance hydraulique ont abouti à la -création d'un autre type de tube echangeur de chaleur qui comporte une chambre d'évaporation et une chambre de condensation, dont, chacune, comprend un matériau capillaire. Avec les conduites qui relient ces chambres, elles forment un circuit fermé et étanche. L'une des conduites est destinée a transporter la vapeur formée dans la chambre d'évaporation sous l'effet d'une source de chaleur vers la chambre de condensation.

L'autre conduite comporte un matériau capillaire se trouvant en contact hydraulique avec le materiau capillaire disposé dans la chambre d'evapora tionetdanslachambre de condensation et est destiné au transport du fluide caloporteur condensé de la chambre de condensation vers la chambre d'évaporation. Dans la conduite de vapeur est monté un volet a l'aide duquel on peut régler la résistance hydraulique de la conduite de vapeur et, par conséquent, la valeur du flux calorifique dans le tube échangeur de chaleur.

Dans ce mode de réalisation du tube échangeur de chaleur, on a réduit, d'une certaine manière, les pertes de charge de la pression capillaire en supprimant l'interaction mécanique des courants de vapeur et de liquide sur le trajet de leur transport. En outre, on a supprimé également l'interaction thermique entre ces courants ce qui contribue encore a l'ame- lioration des performances thermodynamiques du tube échangeur de chaleur.

Cependant, de la même façon que pour les tubes échangeurs de chaleur classiques, par suite d'une haute résistance hydraulique du materiau capillaire, dispose suivant toute la longueur de la conduite à travers laquelle circule le condensat9 la distance de transfert de chaleur et le flux calorifique se trouvent sensiblement limités dans tous les cas où les tubes sont orientés dans le champ des forces de gravité de telle façon que le liquide caloporteur se déplace dans le sens opposé à la direction des forces de gravité ou de leurs composantes9 par exemple, lorsque la chambre d'évaporation est disposée au-dessus de la chambre de condensation.

On a réussi à réduire davantage la résistance hydraulique sur le trajet de transport du fluide caloporteur condensé à l'aide d'une conception du dispositif de transmission de chaleur qui comprend une chambre d'evaporation à l'intérieur de laquelle est monté9 coaxialement a celle-ci, un évaporateur réalisé en un matériau capillairese se trouvanten contact ther- mique avec une source de chaleur, une pompe à jet de vapeur servant a transformer la pression dynamique du caloporteur dans la phase vapeur en pression statique du fluide caloporteur dans la phase liquide. L'evapora- teur possède un canal axial partagé par une cloison transversale Dans la chambre d'evaporationg cette cloison délimite deux enceintes. L'une de ces enceintes renferme un fluide caloporteur en phase liquide et l'autre le fluide caloporteur en phase vapeur. La zone de la chambre d'échange de chaleur contenant le fluide caloporteur à basse enthalpie en phase liquide est reliée a l'aide de la première conduite à l'enceinte d'aspiration de la pompe à jet de vapeur.La zone de la chambre d'échange de chaleur contenant un fluide caloporteur à enthalpie élevée en phase liquide est reliée par la deuxième conduite à l'enceinte de refoulement de ladite pompe et à l'enceinte de la chambre d'évaporation contenant le caloporteur en phase liquide.

L'enceinte de la chambre d'évaporation, renfermant le caloporteur en phase de vapeur, est mise en communication par une troisième conduite avec une buse de la pompe à jet de vapeur. Le caloporteur liquide, se trouvant dans l'une des enceintes de la chambre d'evaporationo imprègne le matériau capillaire de l'évaporateur.

A l'amenée de la chaleur à la chambre d'évaporation, le liquide se.

trouvant dans le matériau capillaire, s'évapore et la vapeur, arrivant de l'enceinte de vapeur par la conduite, parvient dans la buse de la pompe à jet de vapeur. La pression dynamique de la vapeur débouchant de la buse se transforme en pression statique du fluide caloporteur dans la phase liquide. A ce moment, la pression de liquide dans l'enceinte de refoulement devient supérieure à la pression dans l'enceinte d'aspiration de la pompe. Dans ce cas, il se crée "un effet de pompage" assurant l'aspiration du caloporteur à basse enthalpie depuis la chambre d'échange de chaleur dans laquelle se produit la condensation du jet de vapeur s'échappant de la buse. A la suite de l'apport de la chaleur de condensation l'enthalpie du fluide caloporteur augmente.Le fluide caloporteur à enthalpie élevée est alors amené dans la chambre d'echange de chaleur et dans l'enceinte de liquide de la chambre d'évaporation.

Un inconvénient important de ce dispositif réside, en premier lieu, dans le fait que le fluide caloporteur se déplace vers la surface d'eva- poration en suivant le matériau capillaire, de préférence, dans la direction longitudinale. C'est pourquoi, quand on augmente la longueur de lie vaporateur, on rencontre les mêmes difficultés dues à la résistance capillaire que dans les tubes échangeurs de chaleur classiques. En deuxième lieu, la troisième conduite auxiliaire dans la pompe à jet de vapeur influe défa vorablement sur l'organisation du dispositif de transmission de chaleur.

En troisieme lieu, du fait qu'on amènes dans la chambre d'évaporation, le fluide caloporteur à une plus haute enthalpie que celui qui debouche de la chambre d'échange de chaleur, on provoque une certaine augmentation de la température de la vapeur par rapport au récepteur extérieur de chaleur et, par conséquent, une augmentation de la différence de températures entre la source et le récepteur de chaleur.

On s'est donc propose de realiser un dispositif de transmission de chaleur dans lequel la création des enceintes d'extrémité, la réalisation d'une cloison, la disposition de la buse de la pompe à jet de vapeur, la réalisation de la surface d'évaporation de l'évaporateur, la disposition de l'orifice de sortie de la conduite pour le caloporteur à basse enthalpie, contribueraient à l'augmentation de la densité du flux calorifique amené à l'évaporateur de la source de chaleur.

Le problème posé est résolu à l'aide d'un dispositif de transmission de chaleur comportant une chambre d'évaporation à l'intérieur de laquelle sont montés, coaxialement à celle-ci, un évaporateur réalisé en un matériau capillaire imprégné d'un fluide caloporteur se trouvant en contact thermique avec une source de chaleur et muni d'un canal axial longitudinal et d'une cloison transversale en un materiau capillaire, une pompe à jet de vapeur pour la transformation de la pression dynamique du caloporteur en phase vapeur en une pression statique du fluide caloporteur en phase liquide
et une chambre d'échange de chaleur, dont la zone contenant le caloporteur
à basse enthalpie est reliée à l'aide d'une première conduite à l'enceinte
d'aspiration de la pompe à jet de vapeur tandis que la zone contenant le
fluide caloporteur à enthalpie élevée est reliée par l'intermédiaire d'une
deuxième conduite à une enceinte de refoulement de ladite pompe, caracte-
risé selon l'invention, en ce que la chambre d'évaporation comporte deux enceintes d'extrémité dont chacune est limite par la surface d'extrémité
de l'évaporateur et par les parois de la chambre, une cloison fermant la face d'extrémité de Itevaporateur oriente vers la chambre d'echange de cha
leur jet étant traversé par des orifices débouchants pour la liaison des enceintes d'extrémité entre elles et par un canal diamétral relié à la buse
de la pompe à jet de vapeur montée dans la cloison et à un collecteur de vapeur mis en communication avec des canaux d'évacuation de vapeur menagés sous forme d'evidements longitudinaux a la surface extérieure de l'èvapo-
rateur et disposes entre des collerettes de fermeture prevues sur la surface extérieure de l'évaporateur près de ses faces d'extrémités pour assurer l'étanchéité à la vapeur dans les enceintes d'extrémité, l'orifice de sortie de la première conduite étant dispose dans le canal axial longitudinal de l'évaporateur.

Cette conception du dispositif de transmission de chaleur permet, en premier lieu, grâce aux enceintes d'extrémités remplies de fluide caloporteur, reliees au canal axial longitudinal de l'évaporateur et à la disposition du système des canaux d'évacuation de vapeur ménages sur la surface extérieure de l'évaporateur, d'effectuer l'amenée du fluide calopoteur à la surface d'évaporation, de preference, dans la direction radiale. Dans ce cas, la distance que le fluide caloporteur parcourt dans le matériau capillaire est relativement faible ce qui permet d'utiliser des canaux capillaires de petit rayon effectif et d'obtenir, conformément à la formule (2), les pressions capillaires élevées nécessaires à la circulation du fluide caloporteur sans augmentation sensible de la résistance hydraulique dans tout l'ensemble du dispositif.En outre, la direction radiale du mouvement du fluide caloporteur dans l'évaporateur permet d'augmenter la longueur de ce dernier s'il est nécessaire d'augmenter la surface nécessaire pour l'introduction de la chaleur. En deuxième lieu, la disposition du sys tème de canaux d'evacuation de vapeur réalisés sous forme d'évidements longitudinaux sur la surface extérieure de l'évaporateur permet d'amener le fluide caloporteur immediatement à la paroi à chauffer de la chambre d'évaporation se trouvant en contact thermique avec l'évaporateur tandis que la surface développée des canaux d'évacuation de vapeur et un grand diamètre hydraulique réduit (équivalent) permet d'évacuer la vapeur, les pertes de la pression capillaire étant relativement faibles.Ces modes de réali- sation donnent la possibilite d'augmenter, en même temps, la densité du flux thermique amené à l'évaporateur et d'agrandir, en cas de besoin, la surface nécessaire pour l'amenée de la charge thermique ou de la chaleur.

Malgré la présence de la pompe à jet de vapeur permettant d'augmenter la circulation du caloporteur dans le dispositif de transmission de chaleur et d'elever, par cela même, sa puissance, la conception du dispositif de transmission de chaleur est assez compacte. Cette compacité est obtenue gracie au fait que la pompe à jet de vapeur est disposée dans la chambre d'évaporation et que sa buse est montée dans la cloison. Les enceintes d'extrémité assurent alors le fonctionnement de la pompe et servent d'abord à admettre le fluide caloporteur chassé des canaux d'évacuation de vapeur, du collecteur, du canal diamétral, de la buse et le fluide caloporteur arrivant de la chambre d'échange de chaleur.En deuxième lieu, elles servent d'enceinte d'aspiration de la pompe à jet de vapeur; à cet effet, elles sont reliees entre elles par des canaux traversants ménagés dans la cloison de separation, et l'une desdites enceintes reçoit et abrite l'enceinte de refoulement de la pompe.

D'autres buts, avantages et caractéristiques de l'invention apparaitront à la lecture de la description d'un mode de réalisation de l'invention faite à titre non limitatif et en regard du dessin annexé dans lequel:
- la figure 1 represente d'une manière schématique et en coupe longitu
dinale, un dispositif de transmission de chaleur, selon
l'invention;
- la figure 2 est une coupe avec arrachements suivant la ligne II-II
de la figure 1 à plus grande échelle;
- la figure 3 est une coupe suivant la ligne III-III de la figure 1.

Le dispositif de transmission de chaleur, selon l'invention, est constitué d'une chambre d'evaporation 1 (figure 1) dont le corps 2 comporte un évaporateur 3 en un matériau doté de passages capillaires, par exemple, un materiau metalloceramique poreux, placé en contact thermique avec la source de chaleur désignée conventionnellement par des flèches "a" (figure 1) et d'une chambre d'échange de chaleur 4. Dans la chambre d'évaporation 1, sont prévues deux enceintes d'extrémité 5 et 6 limitées parles parois de la chambre d'évaporation 1 et les surfaces d'extrémité de l'évaporateur 3.

Un canal axial longitudinal 7 est ménagé dans l'évaporateur 3 pour collecter avec les enceintes 5 et 6 et amener un fluide caloporteur à une sur face d'évaporation 8 (voir la figure 2) formée par les côtés latéraux de canaux d'evacuation 9 réalisés sous forme d'évidements longitudinaux sur la surface latérale de l'évaporateur 3 et destines à l'évacuation de la vapeur depuis la surface de l'évaporateur 8. Les canaux d'évacuation 9 sont reliés à un collecteur de vapeur 10 (figure 1) relié à un canal dia métral il destiné à amener la vapeur désignée par la flèche "b" dans la buse 12 d'une pompe à jet de vapeur 13.Le collecteur de vapeur 10 (figure 3), le canal diamétral 11 et la buse 12 sont disposés dans une cloison 14 de l'évaporateur 3 qui délimite l'enceinte 6 dirigee vers la chambre d'échange de chaleur 4. La conduite de refoulement 15 (figure 1) de la pompe à jet de vapeur 13 est disposée dans l'enceinte d'extrémité 6. Cette conduite forme, avec l'enceinte d'extrémité 5 et le canal axial 7, une enceinte d'aspiration de la pompe à jet de vapeur 13. A cet effet, l'enceinte d'extrémité 5 est mise en communication avec l'enceinte 5 par le canal axial 7 et des passages traversants 16 (figure 3) menagés dans la cloison 14.

La chambre d'échange de chaleur 4 se présente sous la forme d'un echangeur de chaleur tubulaire, dont la zone renfermant le fluide caloporteur à enthalpie élevée, est un collecteur 17 alors que sa zone, contenant un fluide caloporteur à basse enthalpie, est un collecteur 18. Le collecteur 17 est relie au collecteur 18 par une pluralité des tubes echangeurs de chaleur 19.

La chambre d'échange de chaleur 4 du dispositif de transmission de chaleur est destinee à l'évacuation de la chaleur représentée par des flèches "c" vers un récepteur extérieur, tel que, par exemple, l'air ambiant.

Le collecteur 18 est relié par une conduite 20 a l'enceinte d'aspiration de la pornpe à jet de vapeur 13. Le collecteur 17 est mis en communication par une conduite 21 avec la conduite de refoulement 15 de la pompe à jet de vapeur 13.

Pour empêcher des fuites de vapeur des canaux d'évacuation de vapeur 9 vers les enceintes d'extrémité 5 et 6, on a prévu sur la surface extérieure de l'évaporateur 3 pres de ses faces d'extrémités des rebords pleins en forme de collerettes lisses 22.

Pour assurer l'amenée du fluide caloporteur à basse enthalpie dans l'enceinte d'aspiration de la pompe à jet de vapeur 13, l'orifice de sor tie 23 de la conduite 20 vient se loger dans le canal axial longitudinal 7 de l'évaporateur 3. La direction d'écoulement du fluide caloporteur en phase liquide est figurée par des flèches d".

Le dispositif de transmission de chaleur fonctionne de la manière suivante.

Sous l'effet de la chaleur matérialisée par les flèches "a" (figure 1) et issue d'une source extérieure à l'évaporateur 3, le fluide caloporteur imprégnant le matériau "capillaire" de l'évaporateur 3 s'évapore des surfaces 8 des canaux d'évacuation de vapeur 9 (flèches "b" sur la figure 2) en absorbant la chaleur latente de formation de la vapeur. Cette vapeur, ainsi formée (flèches "b") se dirige par les canaux d'évacuation de vapeur 9 vers le collecteur de vapeur 10, puis vers le canal diamétral 11 d'où elle est expulsée par la buse 12 de la pompe à jet de vapeur 13 refoulant le fluide caloporteur en phase liquide vers l'enceinte d'extrémité 5, dont le volume est supérieur à celui du fluide caloporteur refoulé.Grâce aux collerettes lisses 22 fermant de façon qui étanche la surface intérieure du corps 2 de la chambre d'évaporation 1 et faisant fonction de garnitures d'étanchéité et le faitquele fluide caloporteur liquide est retenu dans les canaux capillaires de l'évaporateur 3 sous l'action des forces de retenue capillaires, la vapeur ne peut pas pénétrer dans les enceintes d'extrémité 5 et 5 ainsi que dans le canal axial 7 sans entrer dans la buse 12 de la pompe à jet de vapeur 13.

Pendant l'échappement de la vapeur (flèches "b") par la buse 12, cette vapeur se condense dans le fluide caloporteur en phase liquide et échange son energie cinétique contenue dans le débit de vapeur condensée avec le débit de fluide caloporteur à basse enthalpie s'écoulant de la chambre d'échange de chaleur 4 par la conduite 20 jusque dans l'enceinte d'aspiration de la pompe à jet de vapeur 13 à travers l'orifice de sortie 23 et les orifices traversants 16 ménagés dans la cloison 14.A la suite de la condensation de la vapeur, l'enthalpie du fluide caloporteur en phase liquide s'élève grâce à la chaleur dégagée par la condensation alors que l'échange des quantités de mouvement entre le courant de vapeur et le courant de fluide caloporteur liquide provoque la transformation de la pression dynamique de la vapeur en pression statique du fluide caloporteur liquide dans la conduite de refoulement 15 de la pompe à jet de vapeur 13 ce qui fait naître un "effet de pompage" engendrant la circulation du fluide caloporteur dans le dispositif de transmission de chaleur. Le fluide caloporteur à enthalpie élevée parviens par la conduite 21 dans le collecteur 17 de la chambre d'échange de chaleur 4 et ensuite dans les tubes échan- geurs de chaleur 19 présentant une grande surface d'échange de chaleur.

Au fureta mesure de la circulation du fluide caloporteur dans les tubes 19, son enthalpie diminue du fait qu'il cede de la chaleur (fleche "c") au récepteur exterieur. Le fluide caloporteur à enthalpie diminuée arrive dans le collecteur 18 et, puis, sous l'action de "effet de pompage", il s 'écoule dans la conduite 20 et arrive dans le canal axial 7 de l'évapo- rateur 3 et dans l'enceinte d'extrémité 5 d'où une partie du fluide pénètre, sous l'action des forces capillaires, dans le matériau "capillaire" de l'évaporateur 3 et parvient à la surface 8 de l'évaporateur tandis que l'autre partie du fluide (fleche "d") arrive à travers les orifices 16 dans l'enceinte 6 d'où elle est refoulée dans la conduite de refoulement 15 de la pompe 13.Ensuite, le processus de circulation du caloporteur recommence.

Dans le dispositif de transmission de chaleur l'évaporateur "capillaire" 3 se comporte comme un générateur de vapeur qui alimente la pompe à jet de vapeur 13 assurant la circulation du fluide caloporteur. il est évident que la somme des pertes de charge dans les phases vapeur et liquide ainsi que dans l'échangeur de chaleur classique-, ne peut pas dépasser, selon la relation (1), la pression capillaire créée dans ltevapora- teur capillaire 3, dont la valeur est determinée par la formule (2).. Toutefois, dans le dispositif représenté qui est rempli presque totalement d'un fluide caloporteur liquide > son orientation dans le champ de gravi- tation influe faiblement sur l'équilibre de la pression du fait qu'il n'y a aucune colonne de liquide non compensé et il est possible de négliger le terme pZ, g, L, sin , tenant compte de la pression hydrostatique.

Etant donné que la résistance hydraulique des conduites 20 et 21 et de la chambre d'échange de chaleur 4 est relativement faible et que la distance parcourue par le fluide caloporteur dans le materiau capillai-re de l'évaporateur 3 est faible, il est possible de diminuer le rayon effectif des canaux capillaires en créant une haute pression capillaire même dans le cas de l'utilisation de fluides caloporteurs à basses températures carac térises par un bas coefficient de tension superficielle et de transmettre des flux calorifiques d'une valeur considérable quelle que soit son orientation dans le champ des forces de gravité à des distances atteignant plusieurs mètres.En outre, grâce à l'amenée radiale du fluide caloporteur à la surface 8 de I'évaporateur, il est possible d'augmenter, en cas de besoin, la longueur de l'évaporateur capillaire sans augmenter alors sens, blement les pertes de charge,
Dans ce cas, la disposition de la pompe à jet de vapeur 13 dans le corps 2 de la chambre d'évaporation 1 ainsi que la réduction de ses dimensions et du nombre de conduites utilisées pour la circulation du fluide caloporteur rendent le dispositif de transmission de chaleur assez compact.

Dans le dispositif de transmission de chaleur, selon l'invention, présentant une longueur de 1,5 m et dans lequel l'eau est utilisée comme fluide caloporteur, on a obtenu des valeurs de flux calorifique radial sur la surface de la chambre d'évaporation égales à 150 kW/m2 pour une température de vapeur de 370cl, le dispositif étant orienté verticalement comme représenté sur la figure 1. L'écart moyen de températures entre la surface de la chambre d'évaporation et la surface de la chambre d'échange de chaleur était alors de 63"K. En portant la longueur du dispositif de transmission de chaleur à 3,2 m, la densité du flux thermique, toutes doses égales par ailleurs, est encore de 90 kW/m2.

Il convient de noter que les valeurs mentionnées pour les flux thermiques sont loin des valeurs limites.

Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentes et elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art, sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention.

Claims (1)

REVENDICATIONS

1.- Dispositif de transmission de chaleur comportant une chambre à l'intérieur de laquelle sont montés coaxialement un évaporateur réalisé en un matériau capillaire imprégné d'un fluide caloporteur se trouvant en contact thermique avec une source de chaleur et muni d'un canal axial longitudinal et d'une cloison transversale en un matériau capillaire, une pompe à jet de vapeur destinée à transformer la pression dynamique du caloporteur en phase vapeur en une pression statique du fluide caloporteur en phase liquide et une chambre d'échange de chaleur dont la zone contenant le caloporteur basse enthalpie, est reliée à l'aide d'une première conduite a S'enceinte d'aspiration de la pompe à jet de vapeur, tandis que la zone renfermant le fluide caloporteur à enthalpie élevée, est reliée à l'aide d'une deuxième conduite à une enceinte de refoulement de ladite pompe, caractérisé en ce que la chambre d'évaporation (1) comporte deux enceintes d'extrémité (5 et 6)D dont chacune est limitée par la surface d'extrémité de l'évaporateur (3) et par les parois de la chambre (1) > une cloison (14) fermant la face d'extrémité de l'évaporateur (3) orientée vers la chambre d'échange de chaleur (4) et etant traversée par des orifices débouchants (16) pour la liaison des enceintes d'extrémite (5 et 6) entre elles et par un canal diamétral (11) relié à la buse (12) de la pompe à jet de vapeur (13) > montee dans la cloison (14) et au collecteur de vapeur (10) mis en communication avec des canaux d'évacuation de vapeur (9), menagés sous forme d'évidements longitudinaux à la surface extérieure de l'évaporateur (3) et disposés entre des collerettes de fermeture (22) prévues sur la surface extérieure de ltevaporateur (3) près de ses faces d'extrémité pour assurer l'étanchéité à la vapeur dans les enceintes d'ex trémité (5 et 6), l'orifice de sortie (23) de la première conduite (20) etant disposé dans le canal axial longitudinal (7) de l'évaporateur (3).