FR2540613A1 - Dispositif de transmission de chaleur - Google Patents
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- F28D15/02—Heat-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
- F28D15/04—Heat-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
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Abstract
LE DISPOSITIF DE TRANSMISSION DE CHALEUR COMPORTE UNE CHAMBRE D'EVAPORATION 1, AVEC UN EVAPORATEUR 3 COAXIAL EN UN MATERIAU CAPILLAIRE IMPREGNE D'UN CALOPORTEUR EN CONTACT AVEC UNE SOURCE DE CHALEUR, ET UNE CHAMBRE DE CONDENSATION 4. L'EVAPORATEUR 3 A DES CANAUX D'EVACUATION DE VAPEUR, RELIES AU COLLECTEUR DE VAPEUR 11 ET UN CANAL LONGITUDINAL AXIAL 7, COMMUNIQUANT AVEC DES ENCEINTES 5, 6, DELIMITEES PAR UNE SURFACE D'EXTREMITE DE L'EVAPORATEUR 3 ET PAR LES PAROIS DE LA CHAMBRE 1. LESDITS CANAUX D'EVACUATION SONT DES RAINURES LONGITUDINALES 9 ET DES GORGES ANNULAIRES 10 DISPOSEES SUR LA SURFACE EXTERNE DE L'EVAPORATEUR 3 ENTRE DES EPAULEMENTS ANNULAIRES LISSES 23. LA CHAMBRE 4 EST SOUS LA FORME D'UNE VIROLE 14 A L'INTERIEUR DE LAQUELLE EST MONTEE COAXIALEMENT UNE AUTRE VIROLE DE MANIERE A FORMER UN ESPACE 16, ISOLE DU MILIEU ENVIRONNANT, DONT LA SECTION TRANSVERSALE DECROIT SUIVANT LA DIRECTION DU MOUVEMENT DE LA VAPEUR A TRAVERS L'ESPACEMENT.
Description
La présente invention concerne la technique thermique et a notamment pour objet un dispositif de transmission de chaleur.
La présente invention s' applique de préférence dans des systèmes de refroidissement dlappareils radioélectroniques ainsi que dans d'autres appareils, montés dans des ouvrages qui modifient pendant le processus d'utilisation l'orientation de différente façon dans le champ de gravitation, ou bien dans ceux qui sont soumis à l'action de forces d'inertie dont la valeur et la direction varient
On connatt des dispositifs de transmission de chaleur, tubes échangeurs de chaleur, très efficaces qui possedent un ensemble de propriétés précieuses à l'utilisation telles que une résistance thermique assez basse permettant de transmettre des flux thermiques de haute densité pour une différence insignifiante des températures entre la source et le récepteur de chaleur, un léger poids par unité de flux de chaleur (puissance), une haute fiabilité due à l'absence de poids mobiles, une construction ramassée, et la possibilité de les. utiliser dans différentes plages de températures Un avantage important réside en ce que la forme et les dimensions des tubes échangeurs de chaleur peuvent varier dans de larges plages, d'où leur utilisation assez aisée.
On connatt des dispositifs de transmission de chaleur, tubes échangeurs de chaleur, très efficaces qui possedent un ensemble de propriétés précieuses à l'utilisation telles que une résistance thermique assez basse permettant de transmettre des flux thermiques de haute densité pour une différence insignifiante des températures entre la source et le récepteur de chaleur, un léger poids par unité de flux de chaleur (puissance), une haute fiabilité due à l'absence de poids mobiles, une construction ramassée, et la possibilité de les. utiliser dans différentes plages de températures Un avantage important réside en ce que la forme et les dimensions des tubes échangeurs de chaleur peuvent varier dans de larges plages, d'où leur utilisation assez aisée.
Dtaprès son principe, la conception des tubes échan- geurs de chaleur est assez simple. Elle se présente sous la forme d'un réservoir étanche au vide fabriqué habituellement en métal, dont l'enceinte intérieure est vidée d'air. La surface interne de ce réservoir est revêtue d'une couche mince d'un matériau capillaire imprégné d'un liquide faisant office de caloporteur.
L'action d'un tube échangeur de chaleur est fondée sur des lois physiques connues. Lorsqu'un flux de chaleur arrive d'une source de chaleur à une des extrémités d'un tube échangeur de chaleur, le caloporteur s'évapore du matériau capillaire en absorbant la chaleur résultant de la formation de vapeur, et la vapeur se déplace sous leaction de la différence de pression vers l'autre extrémité refroidie du tube échangeur de chaleur où elle se condense, et la chaleur résultant de la condensation est transmise à travers la paroi du tube par con ductibîlité thermique à un récepteur extérieur de chaleur.Le caloporteur condensé est absorbé par le matériau capillaire et revIent sous l'action de la pression capillaire dans la zone d'évaporation en fermant ainsi le cycle de travail du tube échangeur de chaleur, Une haute efficacité d'un tube échangeur de chaleur faisant fonction de "conducteur de chaleur" est assurée grâce au fait que la chaleur de vaporisation des liquides est en règle générale assez élevée, ce qui permet d'évacuer de la zone d' évaporation de grands flux de chaleur, la consomma- tion de caloporteur étant relativement faible et au fait que la chaleur est transportée en général par la vapeur dont le déplacement le long du tube ne nécessite pas une grande différence de pression du fait que le diamètre d'un canal de vapeur est habituellement assez grand.La relation principale qui décrit le travail d'un tube échangeur de chaleur est l'équilibre des pressions qu'on peut écrire de la manière suivante A Pc 2, A PZ + A Pv + A pg (I) où: A Pc est la pression capillaire, en N/za2
gS Pl est la différence des pressions dans le liquide
se déplaçant dans un matériau capillaire, en N/m2
A Pv est la différence des pressions dans la vapeur
dans le conduit de vapeur, en N/M ;;
Pg est la différence hydrostatique des pressions
qui dépend de la position mutuelle des zones
d'évaporation et de la zone de condensation d'un
tube échangeur de chaleur dans le champ des for
ces de masses, en N/m2
La pression capillaire pour le cas le plus simple de canaux capillaires de forme cylindrique peut être déterminée à l'aide d'une formule de Laplace
A Pc = ces # (2) rc où : # est le coefficient de la tension superficielle du
liquide, en N/n
rc est le rayon d'un capillaire, en m
e est l'angle extrême de mouillage de la paroi dun ca
pillaire par un liquide, en degrés.
gS Pl est la différence des pressions dans le liquide
se déplaçant dans un matériau capillaire, en N/m2
A Pv est la différence des pressions dans la vapeur
dans le conduit de vapeur, en N/M ;;
Pg est la différence hydrostatique des pressions
qui dépend de la position mutuelle des zones
d'évaporation et de la zone de condensation d'un
tube échangeur de chaleur dans le champ des for
ces de masses, en N/m2
La pression capillaire pour le cas le plus simple de canaux capillaires de forme cylindrique peut être déterminée à l'aide d'une formule de Laplace
A Pc = ces # (2) rc où : # est le coefficient de la tension superficielle du
liquide, en N/n
rc est le rayon d'un capillaire, en m
e est l'angle extrême de mouillage de la paroi dun ca
pillaire par un liquide, en degrés.
La présente formule mgest valable que dans le cas où le rayon de courbure de la surface de la limite vapeur-liquide dans la zone de condensation tend vers l'infini, ce qui corres -pond à la surface plane de séparation, ou bien l'angle de mouillage dans la zone de condensation est égal à 900.
Dans le cas où les canaux capillaires sont d'une forme compliquée, on introduit au lieu du rayon d'un capillaire la notion du rayon efficace qu'on doit déterminer par voie expié rimentale.
La différence des pressions dans un courant laminaire de liquide visqueux incompressible se déplaçant suivant un canal capillaire cylindriques dont le rayon est rc, peut être définie par la formule de Hagen-Poiseuille :
# Pe = G8 #eL (3)
rc4#e ou : G est le débit massique du liquide, en kg/s ;
nLe est le coefficient de viscosité dynamique, en N.s/m2;
L est la longueur efficace d'un tube échangeur de cha
leur-, en m.
# Pe = G8 #eL (3)
rc4#e ou : G est le débit massique du liquide, en kg/s ;
nLe est le coefficient de viscosité dynamique, en N.s/m2;
L est la longueur efficace d'un tube échangeur de cha
leur-, en m.
est est la densité du liquide en kg/m3.
Le mouvement de la vapeur dans un tube échangeur de chaleur s t effectue suivant des lois plus compliquées et il 1 peut avoir une nature différente dans les zones d'évaporation, de condensation et sur un secteur de transport (adiabatique).
C'est pourquoi la différence totale des pressions dans la phase se-vapeur A Pv se présente sous la forme d'une somme des dif- férences des pressions sur ces trois secteurs d'un tube échan- geur de chaleur Du fait que cette analyse des composantes des pertes de pression dans la phase vapeur sort du cadre de la présente demande, il sera suffisant de se référer à l'ou- vrage de :P.D.Dunn, D A Heat Pipes, Pergamon Presse Oxford, New York, Toronto, Sydney, Paris, Praunschweig, 1976 où cette analyse est exposée aux pages 35 à 49
Le dernier membre de la relation (i) dépendant de la pression hydrostatique de liquide est déterminé à l'aide de la formule suivante :
P pu = # l.g.L.sin # (4)
g ou :: # e est la densité du caloporteur dans la phase liquide,
en kg/m3 ;
g est l'accélération de la chute libre, en m/s ;
est l'angle entre l'axe d'un tube échangeur de cha
leur et l'horizontale, en degrés.
Le dernier membre de la relation (i) dépendant de la pression hydrostatique de liquide est déterminé à l'aide de la formule suivante :
P pu = # l.g.L.sin # (4)
g ou :: # e est la densité du caloporteur dans la phase liquide,
en kg/m3 ;
g est l'accélération de la chute libre, en m/s ;
est l'angle entre l'axe d'un tube échangeur de cha
leur et l'horizontale, en degrés.
Selon la position mutuelle de la zone d'évaporation et de la zone de condensation du tube échangeur de chaleur dans le champ des forces massiques le membre de la relation (1) # Pg est introduit dans celle avec le signe (+) ou
Dans le cas où la zone d'évaporation se trouve au dessus de la zone de condensation, l'angle d'inclinaison d'un tube échan- geur de chaleur est positif, Sin # > O et ss Pg a le signe (+), en prenant le sens de la résistance hydrostatique. il s'ensuit que l'augmentation de la longueur et de l'angle d'in- clinaison du tube échangeur de chaleur provoque l'augmenta- tion de la-résistance hydrostatique qui atteint le maximum Q = 900. La résistance hydrostatique # Pg fournit une part notable de la somme totale des pertes de pression. C'est pourquoi il faut déjà la prendre en considération pour de petits angles d'inclinaison du tube échangeur de chaleur, ainsi que dans le cas de tubes échangeurs de chaleur de grand diamètre disposés horizontalement.
Dans le cas où la zone d'évaporation se trouve au dessus de la zone de condensation, l'angle d'inclinaison d'un tube échan- geur de chaleur est positif, Sin # > O et ss Pg a le signe (+), en prenant le sens de la résistance hydrostatique. il s'ensuit que l'augmentation de la longueur et de l'angle d'in- clinaison du tube échangeur de chaleur provoque l'augmenta- tion de la-résistance hydrostatique qui atteint le maximum Q = 900. La résistance hydrostatique # Pg fournit une part notable de la somme totale des pertes de pression. C'est pourquoi il faut déjà la prendre en considération pour de petits angles d'inclinaison du tube échangeur de chaleur, ainsi que dans le cas de tubes échangeurs de chaleur de grand diamètre disposés horizontalement.
Les tubes échangeurs de chaleur dans lesquels sont utilisés des caloporteurs ayant un coefficient relativement faible de tension superficielle sont particulièrement sensibles à la variation de l'angle d'inclinaison positif dans le champ des forces de masses. On est alors obligé de faire appel à des matériaux capillaires ayant un rayon assez petit des canaux capillaires en vue d'obtenir des valeurs assez élevées de la pression capillaire t Pc.Toutefois, comme il ressort de la relation (3), la pression hydrostatique croit alors pro portionnellement à la quatrième puissance du rayon Tout ceci aboutit à ce que la longueur du transfert de chaleur et le flux de chaleur dans les tubes échangeurs de chaleur sont tellement limités qu'il se pose le problème de savoir s'il est rationnel de les utiliser dans les cas où, selon les conditions de l'uti- lisation, on n'exclue pas la possibilité d'orientations pendant lesquelles on change la direction du mouvement de la phase liquide du caloporteur pour qu'elle soit dans la direction inverse aux forces de gravitation ou d'autres forces de masses..
On connatt un tube échangeur de chaleur qui est formé par plusieurs sections reliées l'une à l'autre et constituant, chacune, un tube échangeur de chaleur. La surface interne d'une section, y compris les faces d'extrémité, est revêtue d'un matériau capillaire imprégné d'un caloporteur. Les sections sont reliées de manière que la paroi d'extrémité limitant la zone de condensation dans la section précédente soit commune avec la paroi d'extrémité délimitant la zone d'évaporation dans la section ultérieure, et ainsi de suite.
il s'ensuit que la zone de condensation de chaque section précédente se trouve en contact thermique avec la zone d'évaporation de la zone ultérieure. Etant donné que la circulation du caloporteur dans chaque section s'effectue indépendamment et que la longueur de la section est relativement petite, la distance que parcourt un caloporteur liquide dans le matériau capillaire est également petite dans les limites de chacune desdites sections.Ceci donne la possibilité d'utiliser des capillaires ayant un rayon relativement grand et d'effectuer la transmission de flux de chaleur sensiblement supé- rieurs pendant le mouvement du caloporteur dans la direction inverse aux berces de gravitation que dans le cas d'utilisation des échangeurs de chaleur classiquesO
Le tube échangeur de chaleur connu possède une résisv tance thermique élevée due à ce que l'échange de chaleur entre les sections se fait gzSce à la conductibilité thermique à travers les sections de séparation dont chacune possède une certaine résistance thermique. I1 est bien évident que si l'on désire augmenter la longueur d'un tel tube échangeur de chaleur, il faut faire rappel à un grand nombre de sections. En conséquence, le nombre de parois qui les séparent croit, la résistance thermique globale de celles-ci, qui fait partie de de la résistance thermique totale du tube échangeur de chaleur, croit elle aussi. C'est pourquoi on peut facilement imaginer que la résistance thermique d'un tube échangeur de chaleur, composé de plusieurs sections, sera sensiblement supérieure à celle des tubes échangeurs de chaleur classiques, et l'un des avantages principaux de ces dispositifs échangeurs de chaleur, à savoir une faible résistance thermique, sera ainsi perdu dans une grande mesure. I1 s'ensuit que pour une différence prescrite des températures entre la source et un appareil consommateur de la chaleur, le flux de chaleur dans le tube échangeur de chaleur connu sera médiocre.
Le tube échangeur de chaleur connu possède une résisv tance thermique élevée due à ce que l'échange de chaleur entre les sections se fait gzSce à la conductibilité thermique à travers les sections de séparation dont chacune possède une certaine résistance thermique. I1 est bien évident que si l'on désire augmenter la longueur d'un tel tube échangeur de chaleur, il faut faire rappel à un grand nombre de sections. En conséquence, le nombre de parois qui les séparent croit, la résistance thermique globale de celles-ci, qui fait partie de de la résistance thermique totale du tube échangeur de chaleur, croit elle aussi. C'est pourquoi on peut facilement imaginer que la résistance thermique d'un tube échangeur de chaleur, composé de plusieurs sections, sera sensiblement supérieure à celle des tubes échangeurs de chaleur classiques, et l'un des avantages principaux de ces dispositifs échangeurs de chaleur, à savoir une faible résistance thermique, sera ainsi perdu dans une grande mesure. I1 s'ensuit que pour une différence prescrite des températures entre la source et un appareil consommateur de la chaleur, le flux de chaleur dans le tube échangeur de chaleur connu sera médiocre.
Les tentatives visant à augmenter le flux de chaleur transmis par le tube échangeur de chaleur par diminution de sa résistance hydraulique on conduit à la création d'un dispositif de transmission de chaleur, exécuté sous la forme d'un canal clos formant un circuit annulaire comprenant, sur un secteur limité, un évaporateur en matériau capillaire imprégné d'un caloporteur se trouvant en contact thermique avec une source de chaleur0 Un secteur de ce canal éloigné de ladite source se trouve en contace thermique avec un appareil récepteur de chaleur. Un collecteur pour le caloporteur liquide est prévu sur le secteur du canal dans la zone où est disposé l'é- vaporateur.Une partie du canal, disposée entre la source et le récepteur de chaleur, sert au déplacement du caloporteur en phase vapeur et l'autre partie est destinée au déplacement du caloporteur en phase 1 liquide. Dans le dispositif envisagé, on a pris des mesures en vue d'assurer le contact du caloporteur en phase liquide avec l'évaporation à charge thermique nulle. A cet effet, on a prévu un réservoir particulier se trouvant en dehors du circuit et branché sur celui-ci par une conduite.Le réservoir comprend un diaphragme (membrane) élas- tique séparant le caloporteur et un fluide se trouvant par- tiellement à l'état liquide et partiellement a' l'état gazeux
A charge thermique nulle sur l'évaporation, la pression de va- peur de ce. fluide est supérieure à la pression de vapeur du ca loporteur et est inférieure à celle-ci lors de l'élévation de la température de la vapeur du caloporteur lorsque l'évapora teur est soumis à l'action de la charge thermique.De ce fait, lorsque la charge thermique est nulle le diaphragme est convie xe et le caloporteur, chassé du réservoir par la fonce d'élas- ticité, se trouve en contact avec l'évaporateur. Par accroissement de la température et de la pression de la vapeur de ca loporteur sous l'action d'une charge thermique, le caloporteur est chassé de la partie vapeur du canal destinée à la circula tion du caloporteur liquide et vient en. contact avec la sur- face externe de l'évaporateur par l'intermédiaire d'un collecteur de liquide. Le caloporteur excédentaire est chassé dans le réservoir etS sous l'action de sa pression, le diaphragme prend une position concave.
A charge thermique nulle sur l'évaporation, la pression de va- peur de ce. fluide est supérieure à la pression de vapeur du ca loporteur et est inférieure à celle-ci lors de l'élévation de la température de la vapeur du caloporteur lorsque l'évapora teur est soumis à l'action de la charge thermique.De ce fait, lorsque la charge thermique est nulle le diaphragme est convie xe et le caloporteur, chassé du réservoir par la fonce d'élas- ticité, se trouve en contact avec l'évaporateur. Par accroissement de la température et de la pression de la vapeur de ca loporteur sous l'action d'une charge thermique, le caloporteur est chassé de la partie vapeur du canal destinée à la circula tion du caloporteur liquide et vient en. contact avec la sur- face externe de l'évaporateur par l'intermédiaire d'un collecteur de liquide. Le caloporteur excédentaire est chassé dans le réservoir etS sous l'action de sa pression, le diaphragme prend une position concave.
Une haute capacité de transmission de chaleur de ce dispositif est assurée par le fait que la distance que le caloporteur parcourt dans le matériau capillaire pendant son mou- vement vers la surface d'évaporation est relativement petite.
Cl est pourquoi les pertes de pression dans ce dispositif, en comparaison avec les tubes échangeurs de chaleur classiquesS sont sensiblement inférieures Ceci permet, à son tour, de di- minuer le rayon efficace des canaux capillaires et d'augmenter, de ce fait, la pression capillaire assurant le déplacement du caloporteurO
Parmi les inconvénients de la conception de ce dispo sitif de transmission de chaleur figurent en premier lieu une surface relativement petite destinée à amener le caloporteur liquide à l'évaporateur, réalisée sur un secteur annulaire étroit de sa surface externe , si leon a besoin d'augmenter la longueur de la surface de 1 évaporateur pour amener la charge thermique, l'alimentation des secteurs éloignés de lévapora- teur sera compliquée par lBaccroissement de la résistance ca pilulaire, ce qui imposera les mêmes limitations dans le cas du mouvement du caloporteur dans la direction inverse à celle de l'action des forces de masses qu'on observe dans les tubes é- changeur s de chaleur ordinaires 9 en deuxième lieu2 une construction non compacte par suite de la disposition du réservoir en dehors du circuit de transmission de chaleur et de la pre sence du collecteur de liquide, et en troisième lieu, une baisse de la fiabilité due à la présence d'un élément mobile, le diaphragme, dans lequel on ne peut pas supprimer les déformations résiduelles et l'usure mécaniques car il effectue des déplacements à plusieurs reprises
La plus forte diminution de la résistance hydraulique suz le secteur du transport du caloporteur en phase liquide dans le matériau capillaire est obtenue dans une construction du dispositif de transmission de chaleur qui comprend une chambre d9évaporation et une chambre de condensation, reliées par des conduites, dont la première est destinée à transporter le caloporteur en phase vapeur et la deuxième sert à véhiculer le caloporteur en phase liquide. A l'intérieur de la chambre d'évaporation2 on a montée de maniere coaxiale, un évaporateur en matériau capillaire imprégné de caloporteur se trouvant en contact thermique avec une source de chaleur. L'évaporateur est composé de deux parties dont les surfaces d'extrémité se joignent intimement 18 une à autre Chacune des parties de l'é- vaporateur est munie de canaux longitudinaux et radiaux, des- tinés à l'évacuation de la vapeur et mis en communication avec un collecteur de vapeur, réalisé dans l'évaporateur sous la forme d'une gorge annulaire disposée à la limite entre deux parties de l'évaporateur. Dans l'évaporateur, il y a un canal axial longitudinal communiquant avec chacune des deux enceintes d'extrémité limitées par les surfaces d'extrémité de l'é- vaporateur et par les parois de la chambre.Dans la paroi la térale de la chambre d'évaporation, on a pratiqué une ouverture d'entrée pour la première conduite reliée au collecteur de vapeur et, dans la paroi d'extrémité orientée vers la chambre de condensation, on a prévu une ouverture de sortie pour la deuxième conduite mise en communication avec l'enceinte dcextrémité de la chambre d'évaporation. I1 convient de noter que l'ouverture de sortie de cette conduite est disposée dans ladite enceinte ou dans le canal axial longitudinal de Icéva- porateur.
Parmi les inconvénients de la conception de ce dispo sitif de transmission de chaleur figurent en premier lieu une surface relativement petite destinée à amener le caloporteur liquide à l'évaporateur, réalisée sur un secteur annulaire étroit de sa surface externe , si leon a besoin d'augmenter la longueur de la surface de 1 évaporateur pour amener la charge thermique, l'alimentation des secteurs éloignés de lévapora- teur sera compliquée par lBaccroissement de la résistance ca pilulaire, ce qui imposera les mêmes limitations dans le cas du mouvement du caloporteur dans la direction inverse à celle de l'action des forces de masses qu'on observe dans les tubes é- changeur s de chaleur ordinaires 9 en deuxième lieu2 une construction non compacte par suite de la disposition du réservoir en dehors du circuit de transmission de chaleur et de la pre sence du collecteur de liquide, et en troisième lieu, une baisse de la fiabilité due à la présence d'un élément mobile, le diaphragme, dans lequel on ne peut pas supprimer les déformations résiduelles et l'usure mécaniques car il effectue des déplacements à plusieurs reprises
La plus forte diminution de la résistance hydraulique suz le secteur du transport du caloporteur en phase liquide dans le matériau capillaire est obtenue dans une construction du dispositif de transmission de chaleur qui comprend une chambre d9évaporation et une chambre de condensation, reliées par des conduites, dont la première est destinée à transporter le caloporteur en phase vapeur et la deuxième sert à véhiculer le caloporteur en phase liquide. A l'intérieur de la chambre d'évaporation2 on a montée de maniere coaxiale, un évaporateur en matériau capillaire imprégné de caloporteur se trouvant en contact thermique avec une source de chaleur. L'évaporateur est composé de deux parties dont les surfaces d'extrémité se joignent intimement 18 une à autre Chacune des parties de l'é- vaporateur est munie de canaux longitudinaux et radiaux, des- tinés à l'évacuation de la vapeur et mis en communication avec un collecteur de vapeur, réalisé dans l'évaporateur sous la forme d'une gorge annulaire disposée à la limite entre deux parties de l'évaporateur. Dans l'évaporateur, il y a un canal axial longitudinal communiquant avec chacune des deux enceintes d'extrémité limitées par les surfaces d'extrémité de l'é- vaporateur et par les parois de la chambre.Dans la paroi la térale de la chambre d'évaporation, on a pratiqué une ouverture d'entrée pour la première conduite reliée au collecteur de vapeur et, dans la paroi d'extrémité orientée vers la chambre de condensation, on a prévu une ouverture de sortie pour la deuxième conduite mise en communication avec l'enceinte dcextrémité de la chambre d'évaporation. I1 convient de noter que l'ouverture de sortie de cette conduite est disposée dans ladite enceinte ou dans le canal axial longitudinal de Icéva- porateur.
La chambre de condensation se présente sous la forme d'une virole constituée par un bottiers dont le fond est orienté vers la chambre d'évaporation. Une autre virole est montée à l'intérieur du bottier coaxialement à celui-ci de manière que la surface latérale et la surface d'extrémité de la première d'entre elles, orientez vers la chambre d'évaporation et les surfaces correspondantes de la deuxième virole forment un jeu annulaire et un jeu plat parallèle orthogonal à celui-ci qui forment, à leur tour, ltenceinte de la chambre de condensation.
Dans la paroi d'extrémité de la première virole orientée vers la chambre d'évaporation, on a pratiqué une ouverture de sortie pour la première conduite. Cette ouverture est reliée à ltenceinte intérieure de la chambre de condensation et, dans la paroi latérale, on a prévu une ouverture d'entrée pour la deuxième conduite reliée à la mye enceinte et éloignée de la première ouverture suivant la longueur de la chambre.
La quantité de caloporteur dans le dispositif de transi mission de chaleur est telle qu'elle est suffisante pour l'imprégnation de l'évaporateur et le remplissage du deuxième conduit, d'une certaine partie de la chambre de condensation, du canal axial longitudinal, d'une enceinte d'extrémité et par- tiellement de 11 autre enceinte d'extrémite.
Dans le cas de l'utilisation du dispositif de transmission de chaleur dans les conditions les plus difficiles, lorsqu'il est orienté verticalement dans le champ des forces de masses et que sa chambre d'evaporation est disposée au-dessus de la chambre de condensationn on doit surmonter de grandes difficultés résultant de l'apparition de la résistance hydrostatique zX Pg atteignant la valeur maximale. A charge thermique nulle, arévaporateur est imprégné du caloporteur et l'au- tre portion du caloporteur se trouve, à ce moment, à un certain - niveau dans les conduites comme dans des vases communicants.Lorsqu'une charge thermique est appliquée à l'évapora- teur le caloporteur s'évapore tant de la surface des canaux d'évacuation de vapeur que de la surface du canal axial longitudinal et des surfaces d'extrémité de ltevaporateur. Toutefois, une résistance thermique qu'oppose une couche de matériau capillaire imprégné du caloporteur séparant lesdites surfaces provoque une différence des températures et, par conséquent, des pressions de vapeur au-dessus desdites surfaces.
Cette différence des températures peut entre déterminée selon la loi de Clapgyron~Clausius à laide de la formule L P1 P1 A T
R T2 où : L est la chaleur latente d'évaporation, en J/kg ;
P1 est la pression de vapeur ci-dessus de la surface
d'évaporation des canaux d'évacuation de-vapeur, en
N/m2
T1 est la température de la vapeur dans les canaux d'éva
cuation de vapeur, et en degrés K tS T est la différence des températures de la vapeur entre
les surfaces d'évaporation en degrés , K
R est uneconstante de gaz, en J / K.Kg.
R T2 où : L est la chaleur latente d'évaporation, en J/kg ;
P1 est la pression de vapeur ci-dessus de la surface
d'évaporation des canaux d'évacuation de-vapeur, en
N/m2
T1 est la température de la vapeur dans les canaux d'éva
cuation de vapeur, et en degrés K tS T est la différence des températures de la vapeur entre
les surfaces d'évaporation en degrés , K
R est uneconstante de gaz, en J / K.Kg.
Sous l'action de cette différence des pressions, le caloporteur en phase liquide est chassé de la première conduite de la chambre de condensation et remplit les enceintes d'extré- mité et le canal axial longitudinal de l'évaporateur où il se déplace, de préférence, dans la direction radiale à travers l'évaporateur et parviens à la surface d'évaporation des ca naux d'évacuation de vapeur.
En conséquence, deux niveaux de caloporteur liquide s'établissent dans le dispositif en action. Un niveau se trous ve dans l'enceinte d'extrémité supérieure à la température T2 de la vapeur située audessus de lui et l'autre dans la chambre de condensation à-la température T3 audessus de lui Dans ce cas, il est nécessaire de respecter la condition T3 2 T2 et
P3 7 P2.Cette condition est respectée cas le caloporteur re froidi arrive dans la chambre d'évaporation et le caloporteur imprégnant continue à faire fonction de "bouchon" thermique il convient de noter que la température T3 est quelque peu in férieure à la température T1 à la suite des pertes résultant du mouvement de la vapeur à travers la première conduite et le jeu annulaire de la chambre de condensation, et la condition P3 7 P2 est réalisée dans le cas où la pression capillaire dans l'évaporateur satisfait à la condition # Pc # P3 - P2 + # Pl +# Pv (6)
Il est évident que la différence des pressions P3oP2 est approximativement équivalente à la résistance hydrostati- que ss Pg opposée par une colonne de caloporteur liquide dispose sée entre ses surfaces libres dans la chambre d'évaporation et dans la chambre de condensation
Ainsi étant donné que la distance que le caloporteur liquide parcourt dans le matériau capillaire est relativement courte et ne dépend pratiquement pas de la longueur tant du dispositif de transmission de chaleur que de l'évaporateur lui même gracie au fait qu'il circule, de préférence, dans la direct tion radiale, on peut maintenant utiliser des canaux capillaire res de très petit rayon Ceci permet d'assurer une haute pres sion capillaire meme dans le. cas où on utilise des calopor teurs ayant un coefficient de tension superficielle relative.
P3 7 P2.Cette condition est respectée cas le caloporteur re froidi arrive dans la chambre d'évaporation et le caloporteur imprégnant continue à faire fonction de "bouchon" thermique il convient de noter que la température T3 est quelque peu in férieure à la température T1 à la suite des pertes résultant du mouvement de la vapeur à travers la première conduite et le jeu annulaire de la chambre de condensation, et la condition P3 7 P2 est réalisée dans le cas où la pression capillaire dans l'évaporateur satisfait à la condition # Pc # P3 - P2 + # Pl +# Pv (6)
Il est évident que la différence des pressions P3oP2 est approximativement équivalente à la résistance hydrostati- que ss Pg opposée par une colonne de caloporteur liquide dispose sée entre ses surfaces libres dans la chambre d'évaporation et dans la chambre de condensation
Ainsi étant donné que la distance que le caloporteur liquide parcourt dans le matériau capillaire est relativement courte et ne dépend pratiquement pas de la longueur tant du dispositif de transmission de chaleur que de l'évaporateur lui même gracie au fait qu'il circule, de préférence, dans la direct tion radiale, on peut maintenant utiliser des canaux capillaire res de très petit rayon Ceci permet d'assurer une haute pres sion capillaire meme dans le. cas où on utilise des calopor teurs ayant un coefficient de tension superficielle relative.
ment petit. En outre, ce dispositif est d'une conception ramas- sée et fiable grace au fait que les enceintes d'extrémité et le canal axial de l'évaporateur font office de réservoir drad- mission du caloporteur excédentaire et que les éléments effec- tuant des mouvements mécaniques sont supprimés Le caloporteur fait lui-même fonction de régulateur du niveau de caloporteur grâce à la variation des valeurs P2 et P30
Parmi les inconvénients de ce dispositif de transmis sion de chaleur figurent, en premier lieu, la réalisation com- pliquée du système des canaux d'évacuation de vapeur, dont le nombre doit être suffisamment grand pour créer une surface d'é- vaporation suffisante ainsi que la difficulté dvassurer-une liaison sure et étanche des deux parties de l'évaporateur capillaire et de les loger dans le corps. En deuxième lieu, la surface d'évaporation insuffisamment développée de 1' évapora teur, formée par les surfaces latérales des canaux radiaux duré, vacuation de vapeur, dont le nombre ne peut pas être suffisamment grand à cause des difficultés technologiques0 Ceci provoque certaines difficultés à la sortie de la vapeur et augmente les pertes de pression dans ce dispositif 0 Bn troisième lieu, ltendroit où est disposé l'ouverture de sortie de la deuxième conduite dans la chambre d'évaporation qui se trouve au des sous du niveau du caloporteur liquide dans l'enceinte d'extrémité supérieure lors de l'orientation du dispositif sous l'angle d'inclinaison # > 00. Pour cette raison, il est impossible d'amener le caloporteur "froid" immédiatement dans lten- ceinte d'extrémité supérieure dans laquelle il arrive à tra- vers le canal axial longitudinal, dont la section transversale est sensiblement supérieure à la section transversale de la deuxième conduite à la suite de la diminution de la vitesse de déplacement du caloporteur et de son contact immédiat avec les parois du canal axial qui aboutissent au chauffage du caloporteur. De ce fait, la température T2 et la pression de vapeur
P2 augmentent en provoquant ainsi une augmentation des valeurs
T1, T2, P1, P3 et, par conséquent, l'élévation de la température de la source d'où le tube échangeur de chaleur évacue la chaleur.En quatrième lieu, la présence d'un jeu annulaire étroit dans la chambre de condensation, dont la résistance hydraulique croit supplémentairement sous l'action d'une pellicule de condensat qui s'écoule, de l'affaiblissement de la convection pendant l'évacuation de la chaleur de la surface externe de la chambre de condensation dans ce milieu environnant ce qui contribue à la diminution du flux limite de chaleur transmis au tube échangeur de chaleur examiné.
Parmi les inconvénients de ce dispositif de transmis sion de chaleur figurent, en premier lieu, la réalisation com- pliquée du système des canaux d'évacuation de vapeur, dont le nombre doit être suffisamment grand pour créer une surface d'é- vaporation suffisante ainsi que la difficulté dvassurer-une liaison sure et étanche des deux parties de l'évaporateur capillaire et de les loger dans le corps. En deuxième lieu, la surface d'évaporation insuffisamment développée de 1' évapora teur, formée par les surfaces latérales des canaux radiaux duré, vacuation de vapeur, dont le nombre ne peut pas être suffisamment grand à cause des difficultés technologiques0 Ceci provoque certaines difficultés à la sortie de la vapeur et augmente les pertes de pression dans ce dispositif 0 Bn troisième lieu, ltendroit où est disposé l'ouverture de sortie de la deuxième conduite dans la chambre d'évaporation qui se trouve au des sous du niveau du caloporteur liquide dans l'enceinte d'extrémité supérieure lors de l'orientation du dispositif sous l'angle d'inclinaison # > 00. Pour cette raison, il est impossible d'amener le caloporteur "froid" immédiatement dans lten- ceinte d'extrémité supérieure dans laquelle il arrive à tra- vers le canal axial longitudinal, dont la section transversale est sensiblement supérieure à la section transversale de la deuxième conduite à la suite de la diminution de la vitesse de déplacement du caloporteur et de son contact immédiat avec les parois du canal axial qui aboutissent au chauffage du caloporteur. De ce fait, la température T2 et la pression de vapeur
P2 augmentent en provoquant ainsi une augmentation des valeurs
T1, T2, P1, P3 et, par conséquent, l'élévation de la température de la source d'où le tube échangeur de chaleur évacue la chaleur.En quatrième lieu, la présence d'un jeu annulaire étroit dans la chambre de condensation, dont la résistance hydraulique croit supplémentairement sous l'action d'une pellicule de condensat qui s'écoule, de l'affaiblissement de la convection pendant l'évacuation de la chaleur de la surface externe de la chambre de condensation dans ce milieu environnant ce qui contribue à la diminution du flux limite de chaleur transmis au tube échangeur de chaleur examiné.
On s'est donc proposé de mettre au point un dispositif de transmission de chaleur dans lequel la puissance serait augmentée grâce à l'augmentation de la surface dtévaporation de l'évaporateur, à la diminution de la résistance hydraulique de la chambre de condensation et à la baisse de température de la vapeur T2 dans l'enceinte d'extrémité supérieure de la chambre d' évaporation.
Ce problème est résolu à l'aide d'un dispositif de transmission de chaleur comprenant une chambre d'évaporation à l'intérieur de laquelle on a monté, coaxialement à celle-ci, un évaporateur en matériau capillaire imprégné d'un caloporteur se trouvant en contact thermique avec une source de chaleur ayant des canaux d'évacuation de vapeur reliés à un collecteur de vapeur et un canal axial longitudinal, relié à chacune des deux enceintes d'extrémité délimitées par les surfaces d'extrémité de l'évaporateur et par les parois de la chambre et une chambre de condensation, la zone contenant du caloporteur en phase de vapeur étant mise en communication avec le collecteur de vapeur de l'évaporateur au moyen de la première conduite et sa zone contenant du caloporteur en phase liquide étant reliée par la deuxième conduite avec la chambre d'évaporation, ce dispositif étant caractérisé, selon l'invention, en ce que des épaulements annulaires lisses sont prévus sur la surface externe de l'évaporateur au voisinage de ses faces d'extrémité, destinés à empêcher la pénétration de la vapeur dans les enceintes d'extrémité à partir des canaux d'évacuation de vapeur qui sont formés par des rainures longitudinales et par une multitude de gorges annulaires se trouvant entre les épaulements annulaires, et en ce que la chambre de condensation se présente sous la-forme d'une virole à l'intérieur de laquelle est montée, coaxialement à celle-ci, une autre virole de manière que la paroi de la première virole et la paroi de la deuxième virole délimitent un espace isolé du milieu environnant, dont la section transversale décroSt dans la direction du mouvement de la vapeur suivant cet espace, l'ouverture d'entrée de la deuxième cqnduite étant mise en communication avec l'espace sur un secteur dont la section transversale est minimale tandis que son ouverture de sortie est disposée dans l'en- ceinte d'extrémité- de la chambre d'évaporation qui se trouve à la plus grande distance de la chambre de condensation, la deuxième conduite passant alors à l'intérieur du canal axial lon- gitudinal de 1 1évaporateur.
Cette conception du dispositif de transmission de chaleur permet, en premier lieu, de développer sensiblement la surface d'évaporation de l'évaporateur capillaire grâce à l'augmentation de la surface globale des canaux d'évacuation de vapeur. En augmentant la surface d'évaporation, on a amélioré les conditions d'évacuation de la vapeur de cette surface, on a diminué de la sorte les pertes de vapeur, et on a réduit la résistance thermique de la zone d'évaporation. En définitive, ceci aboutit à une augmentation de l'efficacité thermodynamique du dispositif de transmission de chaleur qui peut se traduire tant par 1' augmentation de la longueur de la transmission de la chaleur que par l'accroissement de la densité de la charge thermique.
Les avantages évidents de ce système de canaux d'évacuation résident aussi en une conception simple et en une fabrication facile, car la fabrication d'un grand nombre de gorges annulaires sur la surface externe de l'évaporateur, qui constituent principalement la surface d'évaporation, ne présente te aucune difficulté. I1 est plus difficile de réaliser les canaux longitudinaux qui sont destinés principalement à évacuer la vapeur dans le collecteur de vapeur. Toutefois, leur nombre n'est pas grand et la profondeur de ces canaux peut ê- tre quelque peu supérieure à celle des gorges annulaires. De plusg on peut la modifier facilement suivant la longueur de l'évaporateur pour obtenir des conditions optimales dévacuaF tion de la vapeur.
Tout le système des canaux d'évacuation de vapeur est disposé entre les épaulements annulaires lisses réalisés au voisinage des faces d'extrémité de l'évaporateur qui font of- fice de garniture d'étanchéité empêchant la vapeur "chaude" de pénétrer dans les enceintes d'extrémité.
Le fait que ltouserture de sortie de la deuxième conduite soit disposée dans l'enceinte d'extrémité, enceinte la plus éloignée de la chambre de condensation, permet dans le cas de l'orientation du dispositif sous des angles dtincllnai- son # > 0 , d'amener le caloporteur condensé et refroidi dans la chambre de condensation immédiatement à la surface de la limite de séparation vapeur-liquide qui, lors desdites orientations, se place dans ce plan. Ceci permet de réduire au maximum, dans les conditions données la température T2 et la pres- sion de vapeur P2 au-dessus de ladite surface de la limite de séparation.La diminution de la température T2 et de la pression P2 est favorisée par le fait que le caloporteur se dépla- ce sur le secteur de la deuxième conduite disposée dans le canal axial longitudinal de l'évaporateur à une plus grande vi- tesse qui ne lui permet pas de s'échauffer avant l'arrivée dans l'enceinte dextrémité En diminuant la pression de la vapeur P2 et en conservant, en mEme temps, la différence des pressions P1 et P2, on a assuré la possibilité de réduire, par cela même, la pression P1 et la température T1 de la vapeur dans les canaux d'évacuation de vapeur. Ainsi, la mise en marr che et le fonctionnement du dispositif de transmission de cha leur se fontQà à un niveau plus bas des températures.Ceci perdu met d'élever lisothermicité du dispositif en conservant la merne puissance et de réduire aussi la température de la source de chaleur a refroidir.
La conception de la chambre de condensation permet en premier lieu, d'assurer pratiquement une efficacité identique d'évacuation de la chaleur de toute la surface de la chambre, en deuxième lieu, d'améliorer l'organisation du dispositif de transmission de chaleur du fait qu'une partie de la deuxième conduite est disposée à l'intérieur de l'enceinte de la deuxième me virole et en troisième lieux la différentiation de la valeur de l'espace suivant la longueur de la chambre permet d'op- timiser sa résistance hydraulique et d'obtenir, sans augmenter sensiblement la résistance mentionnée, la création d'un effet capillaire local dans la région de l'ouverture d'entrée et la deuxième conduite qui est nécessaire à la stabilisation d'un bouchon de liquide d'une hauteur suffisamment grande pour em pocher la pénétration de la vapeur dans la conduite lors de l'orientation du dispositif sous les angles d'inclinaison ##0.
il est avantageux que les gorges, sur la surface externe de l'évaporateur, aient un profil triangulaire, dont le som- met est orienté vers son axe longitudinal
Dans l'évaporateur, il y a toujours un gradient de température dans la direction radiale et, lorsqu'on augmente la profondeur des gorges dans le but de diminuer leur résis- tance hydraulique, de ce fait la différence de température croit dans la direction du sommet desdites gorges. Cette par- ticularité peut entraSner, en premier lieu, une condensation partielle de la vapeur sur un fond "froid" des gorges et la formation d'une circulation locale "parasite" du caloporteur dans la zone d'évaporation et en deuxième lieu, une élévation du chauffage de l'évaporateur dans la direction radiale vers l'axe longitudlnals qui peut conduire à l'élévation de la temperature de la vapeur dans le canal axial longitudinal et dans les enceintes d'extrémité et, par conséquent, à la baisse des conditions du travail du dispositif de transmission de chaleur.
Dans l'évaporateur, il y a toujours un gradient de température dans la direction radiale et, lorsqu'on augmente la profondeur des gorges dans le but de diminuer leur résis- tance hydraulique, de ce fait la différence de température croit dans la direction du sommet desdites gorges. Cette par- ticularité peut entraSner, en premier lieu, une condensation partielle de la vapeur sur un fond "froid" des gorges et la formation d'une circulation locale "parasite" du caloporteur dans la zone d'évaporation et en deuxième lieu, une élévation du chauffage de l'évaporateur dans la direction radiale vers l'axe longitudlnals qui peut conduire à l'élévation de la temperature de la vapeur dans le canal axial longitudinal et dans les enceintes d'extrémité et, par conséquent, à la baisse des conditions du travail du dispositif de transmission de chaleur.
Le profil triangulaire des canaux dont le sommet a une surface minimale permet de diminuer 11 influence de ces phénomènes indésirables.
I1 faut éloigner au maximum 1'ouverture de la deuxième conduite suivant la longueur de la chambre de condensation par rapport à l'ouverture de sortie de la première conduite.
Ceci permet utiliser d'une manière plus parfaite toute la surface de la chambre de condensation pour la condensation de la vapeur et pour le sur-refroidissement du caloporteur en phase liquide contribuant à l'augmentation de l'iso- thermicité de tout le dispositif.
Pour un montage aisé, il est recommandé que la première et la deuxième conduites soient réalisées avec des secteurs gaufrés.
Ceci assure une liaison mécanique souple entre la chambre d'évaporation et la chambre de condensation.
Dans le cas d'utilisation du dispositif de transmission de chaleur dans des conditions de charges dues à une vibration, il est désirable que la première et la deuxième conduites possèdent des secteurs exécutés sous forme de spirales tubulaires.
Dans le cas d'utilisation du dispositif de transmission de chaleur dans des conditions de charges dues à une vibration, il est désirable que la première et la deuxième conduites possèdent des secteurs exécutés sous forme de spirales tubulaires.
Ceci permet d'assurer une liaison mecanique élastique entre les chambres d'évaporation et la chambre de condensation qui est nécessaire à la réduction des charges mécaniques sur les raccordements des conduites aboutissant à un manque d'é- tanchéité du dispositif de transmission de chaleur. -
1-1 est plus avantageux que l'évaporateur soit muni d'une virole fixée sur les parois d'extrémité de la chambre d'évaporation et disposée dans le canal axial longitudinal. de l'évaporateur avec un jeu radial nécessaire à l'amenée du caloporteur à l'évaporateur dans la direction radiale, dont lten- ceinte intérieure est mise en communication avec le milieu environnant.
1-1 est plus avantageux que l'évaporateur soit muni d'une virole fixée sur les parois d'extrémité de la chambre d'évaporation et disposée dans le canal axial longitudinal. de l'évaporateur avec un jeu radial nécessaire à l'amenée du caloporteur à l'évaporateur dans la direction radiale, dont lten- ceinte intérieure est mise en communication avec le milieu environnant.
Cette conception de la chambre d'évaporation permet dtassurer une isolation thermique plus efficace du courant de caloporteur liquide arrivant par la deuxième conduite à 1'en- ceinte d'extrémité. On 11 obtint grâce au fait que le secteur de la conduite dispose dans le canal axial longitudinal et dans 11 enceinte d'extrémité remplis du caloporteur liquide est isolé supplêmentairement du chauffage par la paroi de séparation et une couche de milieu environnant; par exemple une couche drain, qui, comme on le sait, est un bon isolant thermique.A son tour, l'isolation thermique sure de la conduite permet d'ame- ner le caloporteur dans l'enceinte dtextrémité de la chambre d'évaporation presque à la même température à laquelle il dé- bouche de la sortie de la chambre de condensation. Comme on l'a déjà noté, ceci permet d'abaisser supplémentairement la température T2 et la pression P2 de la vapeur dans l'enceinte dtextrémité au-dessus de la limite de séparation vapeur-liquide et de réduire ainsi le niveau de travail des températures du dispositif de transmission de chaleur et sa résistance thermique soit, les autres conditions étant par ailleurs égales, d'augmenter la densité de la charge thermique et la puissance.
L'invention sera mieux comprise et dtautres buts, détails et avantages de celle-ci apparattront mieux à la lumière de la description qui va suivre de différents modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs avec référence aux dessins annexés dans lesquels
- la Fig. 1 représente dZune manière schématique un dispositif de transmission de chaleur selon l'invention avec une coupe longitudinale partielle
- la Fig. 2 est une coupe partielle suivant la ligne Il-Il de la figure 1 à plus grande échelle
- la Fig. 3 est une coupe suivant la ligne III-III de la figure 1
- la Fig. 4 est une coupe longitudinale partielle de la première et de la deuxième conduites avec des secteurs gaufrés
- la Fig. 5 est une coupe longitudinale partielle de la première et de la deuxième conduites avec des secteurs exé cutés sous forme de spirales tubulaires ;
- la Figo 6 est une variante de réalisation d'une chambre d'évaporation, selon l'invention, avec une coupe Pon- gitudinale partielle ; et
la Fig. 7 est une coupe partielle suivant la ligne
VII-VII de la figure 6 à plus grande échelle0
Le dispositif de transmission de chaleur, selon l'in vention, comporte une chambre d'évaporation 1 (figure 1) à l'intérieur du cops 2 de laquelle est monté coaxialement un évaporateur 3 en matériau capillaire, par exemple en matériau métallocéramique, se trouvant en contact thermique avec une source de chaleur dont le flux de chaleur est désigné d'une manière conventionnelle par les flèches tta"s et une chambre de condensation 40 Dans la chambre d'évaporation I, on a prévu deux enceintes d' extrémité 5 et 6, délimites par les parois de la chambre d'évaporation 1 et par les surfaces d'extrémité de l'évaporateur 3 Dans l'évaporateur 3 est formé un canaux axial longitudinal 7 qui est destiné, ensemble avec les encein- tes d'extrémité 5 et 6, à collecter et a amener le caloporteur à une surface d'évaporation 8 (figure 2), formée par les parois latérales de canaux d'évacuation de vapeur réalisés sous la forme de rainures longitudinales 9 et de gorges annulai;res 10.
- la Fig. 1 représente dZune manière schématique un dispositif de transmission de chaleur selon l'invention avec une coupe longitudinale partielle
- la Fig. 2 est une coupe partielle suivant la ligne Il-Il de la figure 1 à plus grande échelle
- la Fig. 3 est une coupe suivant la ligne III-III de la figure 1
- la Fig. 4 est une coupe longitudinale partielle de la première et de la deuxième conduites avec des secteurs gaufrés
- la Fig. 5 est une coupe longitudinale partielle de la première et de la deuxième conduites avec des secteurs exé cutés sous forme de spirales tubulaires ;
- la Figo 6 est une variante de réalisation d'une chambre d'évaporation, selon l'invention, avec une coupe Pon- gitudinale partielle ; et
la Fig. 7 est une coupe partielle suivant la ligne
VII-VII de la figure 6 à plus grande échelle0
Le dispositif de transmission de chaleur, selon l'in vention, comporte une chambre d'évaporation 1 (figure 1) à l'intérieur du cops 2 de laquelle est monté coaxialement un évaporateur 3 en matériau capillaire, par exemple en matériau métallocéramique, se trouvant en contact thermique avec une source de chaleur dont le flux de chaleur est désigné d'une manière conventionnelle par les flèches tta"s et une chambre de condensation 40 Dans la chambre d'évaporation I, on a prévu deux enceintes d' extrémité 5 et 6, délimites par les parois de la chambre d'évaporation 1 et par les surfaces d'extrémité de l'évaporateur 3 Dans l'évaporateur 3 est formé un canaux axial longitudinal 7 qui est destiné, ensemble avec les encein- tes d'extrémité 5 et 6, à collecter et a amener le caloporteur à une surface d'évaporation 8 (figure 2), formée par les parois latérales de canaux d'évacuation de vapeur réalisés sous la forme de rainures longitudinales 9 et de gorges annulai;res 10.
sur la surface latérale de l'évaporateur 3. Les rainures lon gitudinales 9 et les gorges annulaires 10 (figure 1) ont un profil triangulaire dont le sommet est orienté vers l'axe longi- tudinal de l'évaporateur 3. Les canaux longitudinaux d'évacua- tion de vapeur 9 sont mis en communication avec un collecteur de vapeur 11, réalisé sur la surface externe de l'évaporateur 3 sous la forme d'une gorge annulaire reliée à l'ouverture d'entrée 12 d'une première conduite 13, destinée au transport du caloporteur en phase vapeur, désignée conventionnellement par les flèches "b",vers la chambre de condensation 4
La chambre de condensation 4 se présente sous la foru me d'une virole 14 (figure 3) à l'intérieur de laquelle est montée coaxialement à celle-ci une autre virole 15 de manière que la paroi de la première virole 14 et la paroi de la deuxième virole 15 délimitent un espace 16 isolé du milieu envi- ronnant par des couvercles annulaires 17 et 18 (figure l)o La section de l'espace 16 diminue dans la direction du mouvement de la vapeur suivant cet espace L'ouverture de sortie 19 de la première conduite 13 est disposee plus près de la chambre d'évaporation 1 dans la paroi latérale de la première virole 14 ou de la deuxième virole 15 (figure 4). Les deux variantes de la disposition de l'ouverture de sortie 19 sont identiques au point de vue thermodynamique et on utilise celle qui staZ dapte le mieux a telle ou telle situation concrète. Lt ouverture d'entrée 20 (figure 1) de la deuxième conduite 21, destinée au transport du caloporteur en phase liquide, désignée conven -tionnellement par les flèches "c", est éloignée au maximum de l'ouverture de sortie 19 suivant la longueur de la fez chambre de condensation 4 et peut entre aussi disposée, selon les candi tions concrètes, tant dans la paroi de la première virole (non représentée sur la figure) que dans la paroi-de la deuxième virole 15. L'ouverture d'entrée 20 est mise en communication avec l'espace 16 sur le secteur ayant la section transversale mini- male. La chaleur peut être évacuée de la chambre de condensation 4 tant à partir de la surface de la première virole 14 que de celle de la deuxième virole 15. Le flux de chaleur al- lant vers le récepteur, qui peut eAtre en particulier l'air environnant, est désigné par les flèches t'd11.
La chambre de condensation 4 se présente sous la foru me d'une virole 14 (figure 3) à l'intérieur de laquelle est montée coaxialement à celle-ci une autre virole 15 de manière que la paroi de la première virole 14 et la paroi de la deuxième virole 15 délimitent un espace 16 isolé du milieu envi- ronnant par des couvercles annulaires 17 et 18 (figure l)o La section de l'espace 16 diminue dans la direction du mouvement de la vapeur suivant cet espace L'ouverture de sortie 19 de la première conduite 13 est disposee plus près de la chambre d'évaporation 1 dans la paroi latérale de la première virole 14 ou de la deuxième virole 15 (figure 4). Les deux variantes de la disposition de l'ouverture de sortie 19 sont identiques au point de vue thermodynamique et on utilise celle qui staZ dapte le mieux a telle ou telle situation concrète. Lt ouverture d'entrée 20 (figure 1) de la deuxième conduite 21, destinée au transport du caloporteur en phase liquide, désignée conven -tionnellement par les flèches "c", est éloignée au maximum de l'ouverture de sortie 19 suivant la longueur de la fez chambre de condensation 4 et peut entre aussi disposée, selon les candi tions concrètes, tant dans la paroi de la première virole (non représentée sur la figure) que dans la paroi-de la deuxième virole 15. L'ouverture d'entrée 20 est mise en communication avec l'espace 16 sur le secteur ayant la section transversale mini- male. La chaleur peut être évacuée de la chambre de condensation 4 tant à partir de la surface de la première virole 14 que de celle de la deuxième virole 15. Le flux de chaleur al- lant vers le récepteur, qui peut eAtre en particulier l'air environnant, est désigné par les flèches t'd11.
L'ouverture de sortie 22 de la deuxième conduite 21 est disposée dans lUenceinte d'extrémité 5 la plus éloignée de la chambre de condensation 4. La deuxième conduite 21 passe à l sinterieur du canal axial longitudinal 7 de l'évaporateur 3.
Pour empêcher la pénétration de la vapeur "chaude" dans les enceintes d'extrémité 5 et 6, on a prévu, sur la surface externe de l'évaporateur 3, des épaulements annulaires lisses 23 faisant fonction de t'garniture d'étanchéité" qui s'appliquent intimement à la surface interne du corps 2 de la chambre d'é- vaporation 1.
Pour faciliter le montage du dispositif de transmis sion de chaleur, la première conduite 13 et la deuxième conduite 21 sont munies des secteurs réalisés sous forme gaufrée 24 (figure 4) assurant une liaison mécanique souple entre la chambre d'évaporation 1 et la chambre de.condensation 4.
Pour augmenter la fiabilité de fonctionnement du dispositif dans des conditions d'action de forces vibratoires, les conduites 13 et 21 sont munies de secteurs exécutés sous forme de spirales tubulaires 25 (figure 5), assurant une liaison mécanique souple entre la chambre d'évaporation 1 et la chambre de condensation 4o
Le dispositif de transmission de chaleur fonctionne de la manière suivante.
Le dispositif de transmission de chaleur fonctionne de la manière suivante.
Lorsque la charge thermique est nulle et le dispositif de transmission de chaleur est orienté sous l'angle dSincli naison 9 = + 900 dans le champ des forces de masses caractérisé par le vecteur "g" (figure 1), le caloporteur se place dans l'évaporateur 3 totalement imprégné à un certain niveau
X-X dans la première conduite 13 et dans la deuxième conduite 21 en remplissant toute la partie inférieure du dispositif.
X-X dans la première conduite 13 et dans la deuxième conduite 21 en remplissant toute la partie inférieure du dispositif.
La quantité de caloporteur nécessaire au remplissage du dispositif et, par conséquent, l'endroit de la disposition du ni veau X-X est déterminé en fonction du volume du caloporteur imprégnant l'évaporateur 3, des dimensions géométriques du dispositif, de la pente de la ligne de saturation du caloporteur, détexminée par la grandeur dérivée dP/dT, et certains autres facteurs. Ainsi, par exemple, si la valeur de la charge thermique est inférieure à la valeur nominale nécessaire à sa mise en marche, l'évaporateur 3 devient sec et, en mAme temps, le niveau du caloporteur s'élève par suite de l-a condensation.
Dans ces conditions, la position initiale du niveau
X-X doit etre telle qu'au moment où l'évaporateur 3 a perdu au minimum de 40 à 50 S0 de caloporteur, ledit niveau X-X soit mon té jusqu'à l'ouverture d'entrée 12 de la première conduite 13.
X-X doit etre telle qu'au moment où l'évaporateur 3 a perdu au minimum de 40 à 50 S0 de caloporteur, ledit niveau X-X soit mon té jusqu'à l'ouverture d'entrée 12 de la première conduite 13.
Ensuite, le séchage ultérieur de l'évaporateur 3 sera compensé par le caloporteur arrivant à travers ltouverture 12.
Le niveau initial X-X du caloporteur peut être établi plus bas s'il est possible dtimprégner l'évaporateur 3 avant la mise en action, par exemple en changeant l'angle f de 1800. Il est donc nécessaire de prendre en considération que, pour mettre en action le dispositif de transmission de chaleur meme aux charges thermiques nominales dans l'e'vaporateur 3 imprégné totalement, le caloporteur ne vienne pas tout de suite en contact avec celui-ci mais après un certain laps de temps atteignant plusieurs secondes Ce temps est d'autant plus court que la charge thermique est plus élevée, grandeur dP/dT du caloporteur, et que sa densité et sa viscosité sont plus faibles
Si l'on a déterminé correctement la quantité de caloporteur nécessaire au remplissage du dispositif, la mise en marche et le fonctionnement du dispositif de transmission de chaleur envisage sont garantis dans tous les cas
Pour amener la chaleur indiquée par les flèches Watt (figure 1) d'une source extérieure à l'évaporateur 3 le caloporteur s'évapore des surfaces 8 (figure 2) des canaux d'évacuation de vapeur 9 et 10 (flèches "b") en absorbant la chaleur latente de vaporisation.La vapeur formée (flèches "bon, figure 1) se dirige par les canaux d'évacuation de vapeur 10 vers le collecteur 11, puis elle parvient à travers l'ouverture d'entrée 12 dans la première conduite 13, et ensuite dans l'es- pace 16 de la chambre de condensation 4 en chassant le caloporteur se trouvant en phase liquide dans les enceintes d'extrémité 5, 6 de la chambre d'évaporation 1 et dans le-canal axial 7 de l'évaporateur. La vapeur, arrivant dans l'espacement annulaire 16 de la chambre de condensation 4 se condense sur la surface des viroles 14 et 15 et la chaleur résultant de la condensation est evacuée par conductibilité à travers leurs parois et cédée au récepteur de chaleur, le flux de chaleur allant vers ce récepteur étant désigné conventionnellement par les flèches ttdtt. Le caloporteur condensé forme un bouchons de liquide obturant 11 ouverture d'entrée 20 de la deuxième conduite 21, empêchant ainsi les bulles de vapeur de pénétrer dans la conduite 21.Lorsqu'on change l'orientation du dispositif en le plaçant dans la position dans laquelle la chambre d'évapo- ration 1 se trouve au dessous de la chambre de condensation 4, le bouchon' de liquide reste sur place sous l'effet des forces capillaires agissant à l'endroit le plus étroit de l'espace et, partiellement sous l'action de la pression dynamique du courant de vapeur. Le caloporteur liquide, refroidi dans la chambre de condensation 4, parvient à travers l'ouverture 20 dans la conduite 21, se déplace suivant celle-ci et remplit l'enceinte d'extrémité 6, le canal axial 7 et l'enceinte d'ex trémité 5.Le zencaloporteur est amené à la surface d'évaporation 8 des canaux d'évacuation de vapeur 9 et 10 (figure 2), de pré férence dans la direction radiale à partir du canal axial lon- gitudinal 7.
Si l'on a déterminé correctement la quantité de caloporteur nécessaire au remplissage du dispositif, la mise en marche et le fonctionnement du dispositif de transmission de chaleur envisage sont garantis dans tous les cas
Pour amener la chaleur indiquée par les flèches Watt (figure 1) d'une source extérieure à l'évaporateur 3 le caloporteur s'évapore des surfaces 8 (figure 2) des canaux d'évacuation de vapeur 9 et 10 (flèches "b") en absorbant la chaleur latente de vaporisation.La vapeur formée (flèches "bon, figure 1) se dirige par les canaux d'évacuation de vapeur 10 vers le collecteur 11, puis elle parvient à travers l'ouverture d'entrée 12 dans la première conduite 13, et ensuite dans l'es- pace 16 de la chambre de condensation 4 en chassant le caloporteur se trouvant en phase liquide dans les enceintes d'extrémité 5, 6 de la chambre d'évaporation 1 et dans le-canal axial 7 de l'évaporateur. La vapeur, arrivant dans l'espacement annulaire 16 de la chambre de condensation 4 se condense sur la surface des viroles 14 et 15 et la chaleur résultant de la condensation est evacuée par conductibilité à travers leurs parois et cédée au récepteur de chaleur, le flux de chaleur allant vers ce récepteur étant désigné conventionnellement par les flèches ttdtt. Le caloporteur condensé forme un bouchons de liquide obturant 11 ouverture d'entrée 20 de la deuxième conduite 21, empêchant ainsi les bulles de vapeur de pénétrer dans la conduite 21.Lorsqu'on change l'orientation du dispositif en le plaçant dans la position dans laquelle la chambre d'évapo- ration 1 se trouve au dessous de la chambre de condensation 4, le bouchon' de liquide reste sur place sous l'effet des forces capillaires agissant à l'endroit le plus étroit de l'espace et, partiellement sous l'action de la pression dynamique du courant de vapeur. Le caloporteur liquide, refroidi dans la chambre de condensation 4, parvient à travers l'ouverture 20 dans la conduite 21, se déplace suivant celle-ci et remplit l'enceinte d'extrémité 6, le canal axial 7 et l'enceinte d'ex trémité 5.Le zencaloporteur est amené à la surface d'évaporation 8 des canaux d'évacuation de vapeur 9 et 10 (figure 2), de pré férence dans la direction radiale à partir du canal axial lon- gitudinal 7.
Grâce à la présence des épaulements annulaires lisses 23 (figure 1) s'appliquant intimement à la surface latérale interne du corps 2 de la chambre d'évaporation 1 faisant fonc tion de garniture d'étanchéité, et du fait que le caloporteur liquide se trouve dans les canaux capillaires de l'évaporateur 3 sous l'action des forces capillaires, la vapeur "chaude" ne peut pas pénétrer des canaux d'évacuation de vapeur 9 et 10 dans les enceintes d'extrémité 5, 6 et dans le canal.axial 7.
La couche de matériau capillaire de l'évaporateur 3 sépare les surfaces d'évaporisation 8 des canaux d'évacuation de vapeur 9 et 10 de la surface du canal axial 7 et des surfaces d'extré- mite de l'évaporateur 3. Ladite couche possède une résistance thermique. La vapeur "chaude", avec les paramètres Tî et P12 se forme dans les canaux d'évacuation de vapeur 9 et 10 au dessus de la surface du canal axial 7 et des surfaces d'extré- mité de l'évaporateur 3.
La vapeur "froide" avec les paramètres T2 et P2, dont les valeurs sont inférieures aux paramètres correspondants T1 et P1, se forme au-dessus de la surface du canal axial 7 et des surfaces d'extrémité de l'évaporateur 3.
La différence engendrée de températures # T1-2 =
T1 - T2 conditionne lsapparition de la différence des pressions correspondante de la relation (5) # P1-2 = P1P2 qui est une force motrice sous l'action de laquelle le caloporteur liquide est chassé de la conduite 13 et de l'espace 16 de la chambre de condensation 4 et remplit les enceintes 5 et 6, la chambre d'évaporation 1 et le canal axial longitudinal 7 de l'évaporateur 3 (figure 1).Ainsi, si le dispositif de transmission de chaleur fonctionne sous l'angle d'inclinaison N = +900 il se forme, dans celuiRci, deux surfaces libres de séparation vapeur-liquide. Ltune d'elles se place à un certain niveau Y-Y (figure 1) dans l'enceinte d'extrémité supérieure 5 et l'autre se trouve au niveau Z-Z dans 1'espace 16 de la chambre de condensation 4. Ces niveaux sont mobiles et leur position est déterminée par tout un nombre de facteurs tels que, par exemple, la valeur de la charge thermique et l'intensité de l'évacuation de la chaleur depuis la chambre de condensation 4.Si l'on admet que la température et la pression de vapeur audessous du niveau Z-Z sont égales à T2 et P2 et la température et la pression de la vapeur auFdessus du niveau Z-Z sont égales à T3 et P3 respectivement, la condition de stabilité de la colonne de caloporteur liquide entre les niveaux Y-Y et Z-Z, compte tenu des pertes T3 < T1 et P3 4 P1, sera
# P3-2 = P3 P P2 = P pu + # Pll (7)
g où # Pl1 représente les pertes de mouvement du caloporteur
en phase liquide à travers la conduite 21 et l'es-
pace 16, en N/m.
T1 - T2 conditionne lsapparition de la différence des pressions correspondante de la relation (5) # P1-2 = P1P2 qui est une force motrice sous l'action de laquelle le caloporteur liquide est chassé de la conduite 13 et de l'espace 16 de la chambre de condensation 4 et remplit les enceintes 5 et 6, la chambre d'évaporation 1 et le canal axial longitudinal 7 de l'évaporateur 3 (figure 1).Ainsi, si le dispositif de transmission de chaleur fonctionne sous l'angle d'inclinaison N = +900 il se forme, dans celuiRci, deux surfaces libres de séparation vapeur-liquide. Ltune d'elles se place à un certain niveau Y-Y (figure 1) dans l'enceinte d'extrémité supérieure 5 et l'autre se trouve au niveau Z-Z dans 1'espace 16 de la chambre de condensation 4. Ces niveaux sont mobiles et leur position est déterminée par tout un nombre de facteurs tels que, par exemple, la valeur de la charge thermique et l'intensité de l'évacuation de la chaleur depuis la chambre de condensation 4.Si l'on admet que la température et la pression de vapeur audessous du niveau Z-Z sont égales à T2 et P2 et la température et la pression de la vapeur auFdessus du niveau Z-Z sont égales à T3 et P3 respectivement, la condition de stabilité de la colonne de caloporteur liquide entre les niveaux Y-Y et Z-Z, compte tenu des pertes T3 < T1 et P3 4 P1, sera
# P3-2 = P3 P P2 = P pu + # Pll (7)
g où # Pl1 représente les pertes de mouvement du caloporteur
en phase liquide à travers la conduite 21 et l'es-
pace 16, en N/m.
Si l'on admet que la hauteur de la colonne de liquide est égale approximativement à la longueur du dispositif de transmission de chaleur,- on peut déterminer # Pg à l'aide de la relation (4).
En outre, pour assurer la capacité de travail de ce dispositif, il faut respecter aussi les conditions suivantes
P1,2 P1 - P2 = /\ P3-2 + # Pv (8)
# Pc # A P1-2 + A P12 (9) où :: P12 représente les pertes de pression du caloporteur
2
en phase liquide dans l'évaporateur 3, en N/m
Mais étant donné que # Pl = # Pl1 + ~ Pi2 on peut écrire que / Pc > L Pg +CLP1 + tSPv
On voit de la dernière relation que la capacité de travail du dispositif de transmission de chaleur examiné est déterminée par la m8me condition (1) que dans le cas des tubes échangeurs de chaleur ordinaires.
P1,2 P1 - P2 = /\ P3-2 + # Pv (8)
# Pc # A P1-2 + A P12 (9) où :: P12 représente les pertes de pression du caloporteur
2
en phase liquide dans l'évaporateur 3, en N/m
Mais étant donné que # Pl = # Pl1 + ~ Pi2 on peut écrire que / Pc > L Pg +CLP1 + tSPv
On voit de la dernière relation que la capacité de travail du dispositif de transmission de chaleur examiné est déterminée par la m8me condition (1) que dans le cas des tubes échangeurs de chaleur ordinaires.
Toutefois, entant donné que pendant que le caloporteur en phase liquide circule par la conduite lisse 21 et l'espace 16, les pertes de pression Pll sont relativement petites, on peut augmenter les pertes de pression t P12 dans les capillaires de lgévaporateur 3 en diminuant leur rayon r c et en aug- mentant, pour celà même, la pression capillaire LPc, selon la relation (2).
L'augmentation de la pression capillaire #Pc peut être utilisée pour la compensation de la résistance hydrostatique A Pg qui se forme lors des orientations du dispositif de transmission de chaleur caractérisées par des angles d'incli- naison # 7 0 .
L'augmentation de la surface d'évaporation diminuant les pertes de pression # Pv dans la vapeur et la baisse des pertes de pression dans le liquide #Pl1 grâce à la différentiation de la valeur de l'espace 16 permettent de réduire la résistance hydrostatique du dispositif de transmission de chaleur et, par conséquent, d'augmenter les pertes de pression capillaire # Pe pour la résistance hydrostatique # Pg.
Tout ceci permet d'augmenter le flux de chaleur dans le dispositif de transmission de chaleur même lors d'une orientation de celui-ci dans le champ des forces massiques avec un angle d'inclinaison 9 =+ 900 et de transmettre le flux de chaleur à une distance suffisamment grande0
Si le dispositif est orienté sous des angles d'incli- naison 4 C 00, il fonctionne dans des conditions plus favo rables du fait que la résistance hydrostatique A Pg on bien est pratiquement nulle à l'angle T = 0o ou bien fait partie de la relation (I) avec le signe (-) et s'additionne à la pres sion capillaire tS Pc à l'angle # CO O L1étude spéciale de ces régimes ne présente aucun intérêt.
Si le dispositif est orienté sous des angles d'incli- naison 4 C 00, il fonctionne dans des conditions plus favo rables du fait que la résistance hydrostatique A Pg on bien est pratiquement nulle à l'angle T = 0o ou bien fait partie de la relation (I) avec le signe (-) et s'additionne à la pres sion capillaire tS Pc à l'angle # CO O L1étude spéciale de ces régimes ne présente aucun intérêt.
Ainsi, en augmentant la pression capillaire ss Pc et en répartissant les pertes de pression dans la vapeur on peut créer un dispositif de transmission de chaleur hautement efficace, dont la masse, l'encombrement et la conception simple sont comparables à ceux des échangeurs de chaleur classiques, alors que le flux de chaleur transmis et la distance de la transmission de chaleur lors des orientations sous des angles d'inclinaison voisins ou égaux à +90 dans le champ des forces massiques sont de plusieurs fois supérieurs.
Lorsque le diamètre de la chambre d'évaporation 1 est suffisamment grand la résistance thermique du dispositif de transmission de chaleur peut être diminuée dans la variante de réalisation représentée sur la figure 6. La chambre d' évapora- tion 1 comporte une virole 26 (figure 7) fixée sur les parois d'extrémité 27 et 28 (figure 6) de la chambre d'évaporation 1 et disposée dans le canal axial longitudinal 7 de l'évaporateur 3 avec un espace radial 29 nécessaire à l'amenée du caloporteur vers lévaporateur 3 dans la direction radiale. L'enceinte in térieure 30 de la virole 26 est mise en communication avec le milieu environnant.
Le dispositif de transmission de chaleur ayant une chambre d'évaporation 1 réalisée selon cette variante fonction- ne d'une manière analogue au cas exposé ci dessus.
Dans un dispositif de transmission de chaleur selon l'invention, de 680 mm de longueur et pesant 0,3 kg, fabriqué en acier inoxydable et un nickel, rempli d'acétone en tant que caloporteur, orienté dans le champ de gravitation sous un angle d'inclinaison q = +900, on a atteint une valeur limite de la densité du flux de chaleur dans la direction radiale dans l'évaporateur de 92 kW/m a une température de la vapeur de 341 K. La valeur du flux de chaleur transmis est de 0,204 kW.m.
après une augmentation de la longueur du dispositif jusqu'à 1050 mm, la diminution de cette valeur n'a pas depassé 10 %.
Lors d'orientations du dispositif de transmission de chaleur sous les angles d'inclinaison f = 0 et # = 900 la valeur du flux de chaleur s'est accrue de 15 à 20 %, toutes les autres conditions étant égales par ailleurs.
Claims (6)
- R E V E N D.I C A T I O N S1 - Dispositif de transmission de chaleur comprenant une chambre dVévaporation (1) à l'intérieur de laquelle est monté coaxialement un évaporateur (3), en matériau capillaire imprégné dsun caloporteur se trouvant en contact thermique avec une source de chaleur, ayant des canaux d'évacuation de vapeur en communication avec un collecteur de vapeur (11) et un canal axial longitudinal (7) relié a chacune de deux enceintes d'extrémité (5, 6) limitées par les surfaces d'extrémité de l'évaporateur (3) et les parois de la chambre (1), et une chambre de condensation (4) dont la zone contenant du calopor teur en phase vapeur est en communication avec le collecteur de vapeur (11) de l'évaporateur (3) à l'aide d'une première conduite (13) et sa zone contenant du caloporteur en phase liquide est reliée par une deuxième conduite (21) à la chambre d'évaporation (1), caractérisé en ce que les canaux d'évacuas tion de vapeur sont formés par des rainures longitudinales (9) et des gorges annulaires (10) disposées sur la surface externe de l'évaporateur (3) entre des épaulements annulaires lisses (23) pour empêcher la pénétration de la vapeur des canaux d'évacuation de vapeur dans les enceintes d'extrémité (5, 6) et la chambre de condensation (4) est réalisée sous la forme d'une virole (14) à l'intérieur de laquelle est montée coaxialement une autre virole (15) de manière que la paroi de la première virole (14) et la paroi de la deuxième virole (15) forment-un espace (16) isolé du milieu environnant, dont la section transversale décroît dans la direction du mouvement de la vapeur suivant cet espace, l'ouverture de la conduite (21) étant reliée à l'espace (16) dans un secteur dont la section transversale est minimale et-lgouverture de sortie (22) de celle-ci étant disposée dans l'enceinte dwextrémité (5) de la chambre d'évaporation (1) qui est la plus éloignée de la chambre de condensation (4), la deuxième conduite (21) passant alors à l'intérieur du canal axial longitudinal (7) de l'éva- porateur (3).
- 2 - Dispositif de transmission de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les gorges (9, 10) dispo sées sur la surface externe de ltévaporateur (3) ont un profil triangulaire dont le sommet est orienté vers son axe longitudinal.
- 3 - Dispositif de transmission de chaleur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'ouverture d'entrée (20) de la deuxième conduite (21) est éloignée au maximum suivant la longueur de la chambre de condensation (4) de l'ouver- ture de sortie (19) de la première conduite (19).
- 4 Dispositif de transmission de chaleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la première et la deuxième conduites (13, 21) possèdent des secteurs gaufrés (24)
- 5 - Dispositif de transmission de chaleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la première et la deuxième conduites (13, 21) possèdent des secteurs réalisés sous la forme de spirales tubulaires (25).
- 6- Dispositif de transmission de chaleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce quton a prévu-dans ltévaporateur (3) une virole (26) fixée sur les parois d'extré- mité (27, 28) de la chambre d1 évaporation (3) avec un espacement radial (29) nécessaire à l'amenée du caloporteur à ltéva- porateur (3) dans la direction radiale, l'enceinte intérieure (30) de cette virole étant en communication avec le milieu environnant.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8301785A FR2540613B1 (fr) | 1983-02-04 | 1983-02-04 | Dispositif de transmission de chaleur |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8301785A FR2540613B1 (fr) | 1983-02-04 | 1983-02-04 | Dispositif de transmission de chaleur |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2540613A1 true FR2540613A1 (fr) | 1984-08-10 |
| FR2540613B1 FR2540613B1 (fr) | 1988-03-25 |
Family
ID=9285616
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8301785A Expired FR2540613B1 (fr) | 1983-02-04 | 1983-02-04 | Dispositif de transmission de chaleur |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2540613B1 (fr) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2805035A1 (fr) * | 2000-02-10 | 2001-08-17 | Mitsubishi Electric Corp | Conduite de transport de chaleur du type en boucle |
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| US3965970A (en) * | 1973-10-11 | 1976-06-29 | The Secretary Of State For Industry In Her Britannic Majesty's Government Of The United Kingdom Of Great Britain And Nothern Ireland | Control of two-phase thermosyphons |
| FR2507290A1 (fr) * | 1981-06-03 | 1982-12-10 | Feros Patenter Ab | Dispositif pour la recuperation de la chaleur perdue degagee dans un foyer |
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-
1983
- 1983-02-04 FR FR8301785A patent/FR2540613B1/fr not_active Expired
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2540613B1 (fr) | 1988-03-25 |
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