RU137356U1 - FLEXIBLE CONTOUR HEAT PIPE - Google Patents

FLEXIBLE CONTOUR HEAT PIPE Download PDF

Info

Publication number
RU137356U1
RU137356U1 RU2013134710/06U RU2013134710U RU137356U1 RU 137356 U1 RU137356 U1 RU 137356U1 RU 2013134710/06 U RU2013134710/06 U RU 2013134710/06U RU 2013134710 U RU2013134710 U RU 2013134710U RU 137356 U1 RU137356 U1 RU 137356U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
heat pipe
evaporator
condenser
pipe
heat
Prior art date
Application number
RU2013134710/06U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Владимирович Климаков
Алексей Владимирович Молчанов
Александр Иванович Улитенко
Михаил Викторович Чиркин
Original Assignee
Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования Рязанский Государственный Радиотехнический Университет
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования Рязанский Государственный Радиотехнический Университет filed Critical Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования Рязанский Государственный Радиотехнический Университет
Priority to RU2013134710/06U priority Critical patent/RU137356U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU137356U1 publication Critical patent/RU137356U1/en

Links

Images

Landscapes

  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

1. Тепловая труба, характеризующаяся тем, что включает испаритель и конденсатор, соединенные разнесенными в пространстве паропроводом и конденсатопроводом в замкнутый контур, в котором циркулирует двухфазный теплоноситель, причемвнутри конденсатопровода, испарителя и конденсатора расположена заключенная в сеточные капиллярные структуры проволочная спираль с заглушенным с торцов центральным жидкостным каналом.2. Тепловая труба по п.1, отличающаяся тем, что внутренние поверхности испарителя и конденсатора выстланы капиллярными сеточными структурами.3. Тепловая труба по п.1, отличающаяся тем, что паропровод и конденсатопровод имеют змееобразную форму.1. A heat pipe, characterized in that it includes an evaporator and a condenser connected by a spatially separated steam and condensate conduit into a closed circuit in which a two-phase coolant circulates, and inside the condensate pipe, evaporator and condenser there is a wire spiral enclosed in a grid capillary structure with a central spiral muffled from the ends liquid channel. 2. A heat pipe according to claim 1, characterized in that the inner surfaces of the evaporator and condenser are lined with capillary grid structures. The heat pipe according to claim 1, characterized in that the steam pipe and the condensate pipe have a serpentine shape.

Description

Полезная модель относится к двухфазным теплопередающим устройствам, в частности, к гибким контурным тепловым трубам и предназначена для транспортировки теплового потока от подвижных колеблющихся объектов к теплорассеивающему элементу. Предпочтительной областью использования полезной модели являются бесплатформенные инерциальные навигационные системы (БИНС).The utility model relates to two-phase heat transfer devices, in particular, to flexible contour heat pipes and is intended for transporting heat flux from moving oscillating objects to a heat-dissipating element. The preferred area of use of the utility model is strapdown inertial navigation systems (SINS).

В настоящее время в области конструирования БИНС тенденция к уменьшению их габаритно-массовых характеристик опережает снижение потребляемой мощности. Увеличение тепловой нагрузки на инерциальные датчики препятствует их надежному функционированию и приводит к возрастанию погрешностей БИНС. Проблема совершенствования БИНС включает задачу повышения эффективности отвода тепла от инерциальных датчиков в особенности вблизи верхнего предела температуры окружающей среды.Currently, in the field of designing SINS, the tendency to reduce their overall mass characteristics is ahead of the reduction in power consumption. An increase in the thermal load on inertial sensors impedes their reliable functioning and leads to an increase in SINS errors. The problem of improving SINS includes the task of increasing the efficiency of heat removal from inertial sensors, especially near the upper limit of the ambient temperature.

Блок чувствительных элементов БИНС скомпонован в литом корпусе или на раме и амортизирован для защиты от вибраций и ударов. Механические колебания блока характеризуются шестью степенями свободы и вызываются как внешними возмущениями (вибрации основания, удары, движение основания), так и внутренними источниками (функционированием виброподвесов лазерных гироскопов). По этой причине блок чувствительных элементов отделен от внешнего корпуса БИНС воздушным зазором, через который и осуществляется отвод тепла, сопровождающийся значительными перепадами температуры на границах зазора.The SINS sensor unit is arranged in a molded case or on a frame and is shock-absorbed to protect it from vibration and shock. The mechanical vibrations of the block are characterized by six degrees of freedom and are caused both by external disturbances (vibration of the base, shock, movement of the base), and internal sources (functioning of vibro-suspensions of laser gyroscopes). For this reason, the block of sensitive elements is separated from the external SINS housing by an air gap, through which heat is removed, accompanied by significant temperature drops at the boundaries of the gap.

Более эффективным решением рассматриваемой задачи является интегрирование в структуру БИНС теплоотводящего устройства, в предпочтительном случае выполненного в виде тепловой трубы. Однако специфика задачи отвода тепла от инерциальных датчиков БИНС приводит к дополнительным требованиям:A more effective solution to the problem under consideration is the integration of a heat-removing device into the structure of the SINS, in the preferred case made in the form of a heat pipe. However, the specifics of the problem of heat removal from inertial sensors SINS leads to additional requirements:

- размещение теплоотводящего устройства не должно изменять характеристики колебаний блока чувствительных элементов относительно внешнего корпуса и накладывать дополнительные ограничения на управление частотными подставками лазерных гироскопов;- the placement of the heat-removing device should not change the characteristics of the oscillations of the block of sensitive elements relative to the outer casing and impose additional restrictions on the control of the frequency supports of laser gyroscopes;

- колебания блока чувствительных элементов относительно внешнего корпуса не должны влиять на характеристики теплоотводящего устройства.- fluctuations in the block of sensitive elements relative to the outer casing should not affect the characteristics of the heat sink device.

Известна тепловая труба, выполненная с изгибом в 90 градусов, [1], в которой рабочая область транспортировки тепла отделена от областей испарения и конденсации и расположена вне основных элементов охлаждаемого объекта. Недостатками такого решения являются ограничения количества степеней свободы у пространственных колебаний охлаждаемого объекта и малая эффективность теплопереноса.Known heat pipe made with a bend of 90 degrees, [1] in which the working area of the heat transfer is separated from the areas of evaporation and condensation and is located outside the main elements of the cooled object. The disadvantages of this solution are the restrictions on the number of degrees of freedom for spatial vibrations of the cooled object and the low efficiency of heat transfer.

Известна тепловая труба с гибкой структурой [2], которая сформирована на гофрированном участке цилиндрической металлической трубы, причем тканая сетка, расположенная внутри трубы, выступает в роли капиллярной структуры и прилегает к корпусу с помощью опорного элемента в виде спирали. Недостатки предложенного решения заключаются в малой площади испарения и конденсации, риске нарушения целостности капиллярной структуры при изгибах на углы, превышающие 90°, сложности изготовления устройства в случае его размещении внутри малых зазоров.Known heat pipe with a flexible structure [2], which is formed on the corrugated portion of a cylindrical metal pipe, and the woven mesh located inside the pipe acts as a capillary structure and adheres to the body using a support element in the form of a spiral. The disadvantages of the proposed solution are the small area of evaporation and condensation, the risk of violating the integrity of the capillary structure when bending at angles exceeding 90 °, the complexity of manufacturing the device if it is placed inside small gaps.

Известна тепловая труба [3], содержащая корпус с зонами испарения и конденсации и расположенную внутри корпуса артерию, состоящую из капиллярной основы, армированной снаружи проволочной спиралью, причем основа выполнена в виде пучка проволочных спиралей, каждая из которых имеет заглушенный с торцов центральный жидкостный канал. Недостатком данной тепловой трубы является малая площадь поверхности испарителя и конденсатора, что в случае отвода тепла от больших поверхностей снижает эффективность и равномерность теплопереноса. Кроме того, большое число спиральных артерий вызывает сложности при размещении внутри малых зазоров, а их свободное расположение в испарителе и конденсаторе уменьшает эффективность теплопереноса в условиях вибраций.Known heat pipe [3], containing a housing with zones of evaporation and condensation and located inside the housing artery, consisting of a capillary base, reinforced externally with a wire spiral, and the base is made in the form of a bundle of wire spirals, each of which has a central fluid channel muffled from the ends. The disadvantage of this heat pipe is the small surface area of the evaporator and condenser, which in the case of heat removal from large surfaces reduces the efficiency and uniformity of heat transfer. In addition, a large number of spiral arteries causes difficulties when placed inside small gaps, and their free location in the evaporator and condenser reduces the efficiency of heat transfer under vibration conditions.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому устройству является контурная тепловая труба с гибкой артерией виде сетки [4], в которой испаритель и конденсатор разнесены в пространстве с помощь паро- и кондесатопроводов, при этом в конденсатопроводе проложена гибкая сетчатая артерия. Недостатком данного технического решения является невозможность придать паро- и конденсатопроводу форму, обеспечивающую малую жесткость в случае колебаний с несколькими степенями свободы, поскольку при уменьшении радиуса изгиба канала с сеточной артерией ее транспортная функция нарушается, а вибрации могут вызвать запирание капиллярных пор.Closest to the technical nature of the claimed device is a contour heat pipe with a flexible artery in the form of a grid [4], in which the evaporator and condenser are spaced in space using steam and condensate lines, while a flexible mesh artery is laid in the condensate line. The disadvantage of this technical solution is the inability to give the steam and condensate conduit a shape that provides low rigidity in the case of oscillations with several degrees of freedom, since when the radius of the bend of the channel with the mesh artery decreases, its transport function is violated, and vibration can cause locking of the capillary pores.

Целью предлагаемого технического решения является отвод тепла от подвижных колеблющихся элементов без внесения искажений в их механические движения.The aim of the proposed technical solution is to remove heat from oscillating moving elements without introducing distortions into their mechanical movements.

Для достижения указанной цели предложена тепловая труба, характеризующаяся тем, что включает испаритель и конденсатор, соединенные разнесенными в пространстве паропроводом и конденсатопроводом в замкнутый контур, в котором циркулирует двухфазный теплоноситель. Внутри конденсатопровода, испарителя и конденсатора расположена заключенная в сеточные капиллярные структуры проволочная спираль с заглушенным с торцов центральным жидкостным каналом.To achieve this goal, a heat pipe is proposed, characterized in that it includes an evaporator and a condenser connected by a spaced-apart steam pipe and a condensate pipe into a closed loop in which a two-phase coolant circulates. Inside the condensate line, evaporator and condenser there is a wire spiral enclosed in a grid capillary structure with a central liquid channel muffled from the ends.

В предпочтительном случае полезной модели внутренние поверхности испарителя и конденсатора выстланы сеточными капиллярными структурами.In a preferred utility model, the interior surfaces of the evaporator and condenser are lined with grid capillary structures.

В другом предпочтительном случае паропровод и конденсатопровод имеют змееобразную форму.In another preferred case, the steam line and the condensate line are serpentine.

Технический результат полезной модели заключается в повышении эффективности отвода тепла к теплорассеивающему элементу без внесения искажений в механические колебания охлаждаемого объекта.The technical result of the utility model is to increase the efficiency of heat removal to the heat-dissipating element without introducing distortions into the mechanical vibrations of the cooled object.

Осуществление устройства показано на примере, который в полной мере иллюстрирует сущность предложенного решения, однако не ограничивает область его использования.The implementation of the device is shown in an example that fully illustrates the essence of the proposed solution, but does not limit the scope of its use.

Предлагаемое устройство иллюстрируется чертежами, на которых изображены:The proposed device is illustrated by drawings, which depict:

Фиг. 1 - общий вид устройства.FIG. 1 is a general view of the device.

Фиг. 2 - особенности конструкции гибкой контурной тепловой трубы.FIG. 2 - design features of a flexible contour heat pipe.

Фиг. 3 - разрез и виды капиллярной структуры тепловой трубыFIG. 3 - section and types of capillary structure of the heat pipe

Фиг. 4 - гибкая спиральная артерия.FIG. 4 - flexible spiral artery.

Фиг. 5 - варианты охвата сеточной структурой спиральной артерииFIG. 5 - options for coverage of the spiral structure of the mesh structure

Фиг. 6 - размещение тепловой трубы на охлаждаемом объекте, обладающем шестью степенями свободы.FIG. 6 - placement of a heat pipe on a refrigerated facility with six degrees of freedom.

Описываемое устройство включает в себя конденсатор 1 и испаритель 2, соединенные между собой гибким паропроводом 3 и кондесатопроводом 4. Корпуса испарителя 2 и конденсатора 1 имеют плоскую форму. Их внутренняя поверхность выстлана капиллярной структурой 5 в виде сеточного полотна. Рабочие поверхности испарителя и конденсатора в поперечной плоскости (ZOY) тепловой трубы разнесены в пространстве на расстояние, превышающее максимально возможную амплитуду колебаний охлаждаемого элемента. Расстояние между испарителем и конденсатором в продольной плоскости (XOZ) теплопередающего устройства определяется требованиями, предъявляемыми к жесткости конструкции, и возникающей в приборе вибрацией. Жесткость конструкции регулируется путем выбора геометрии и формы гибкой структуры трубопроводов. С целью обеспечения высокой осевой проницаемости вдоль канала 4, а также внутри испарителя и конденсатора, проложена гибкая артерия 6, выполненная в виде проволочной спирали. Такая артерия обеспечивает конденсатопроводу очень низкую жесткость, а значит, не оказывает влияния на характеристики колебаний блока чувствительных элементов. Следует также отметить, что артерия в виде проволочной спирали при совершении колебательных движений не изменяет площади сечения центрального жидкостного канала, тем самым не препятствуя движению конденсата.The described device includes a condenser 1 and an evaporator 2, interconnected by a flexible steam pipe 3 and condensate pipe 4. The shells of the evaporator 2 and condenser 1 are flat in shape. Their inner surface is lined with a capillary structure 5 in the form of a mesh web. The working surfaces of the evaporator and condenser in the transverse plane (ZOY) of the heat pipe are spaced apart in space by a distance exceeding the maximum possible oscillation amplitude of the cooled element. The distance between the evaporator and the condenser in the longitudinal plane (XOZ) of the heat transfer device is determined by the requirements for structural rigidity and the vibration that occurs in the device. Structural rigidity is regulated by choosing the geometry and shape of the flexible structure of pipelines. In order to ensure high axial permeability along the channel 4, as well as inside the evaporator and condenser, a flexible artery 6 is made in the form of a wire spiral. Such an artery provides a very low stiffness to the condensate line, which means that it does not affect the vibration characteristics of the block of sensitive elements. It should also be noted that an artery in the form of a wire spiral during vibrational movements does not change the cross-sectional area of the central fluid channel, thereby preventing the condensate from moving.

Для полной реализации капиллярных свойств артерии ее центральный жидкостный канал отгорожен от парового пространства с помощью торцевых заглушек 7. Артерия в испарителе и конденсаторе охвачена сеточной структурой для лучшего массообмена между ними теплоносителем. Теплоноситель выбирается в соответствии с температурным диапазоном работы тепловой трубы. В качестве конденсатора и испарителя могут использоваться гибкие тепловые панели с многослойной капиллярной структурой из группы пазов, спеченного порошка, волокна и сетки.To fully realize the capillary properties of the artery, its central fluid channel is fenced off from the vapor space using end caps 7. The artery in the evaporator and condenser is covered by a grid structure for better mass transfer between them by the heat carrier. The coolant is selected in accordance with the temperature range of the heat pipe. As a condenser and evaporator, flexible thermal panels with a multilayer capillary structure from the group of grooves, sintered powder, fiber and mesh can be used.

Предлагаемая тепловая труба работает следующим образом: при подводе тепла к 2 происходит испарение теплоносителя из капиллярной структуры 5. Образующиеся пары по транспортному участку трубопровода 3 движутся в 1, где конденсируются на капиллярной структуре, подобной 5. Образовавшийся конденсат с помощью артерии 6 и по каналу 4 возвращается вновь к испарителю, и цикл повторяется.The proposed heat pipe works as follows: when heat is supplied to 2, the coolant evaporates from the capillary structure 5. The resulting vapors move along the transport section of pipeline 3 to 1, where they condense on a capillary structure similar to 5. Condensate formed by means of an artery 6 and channel 4 returns to the evaporator and the cycle repeats.

Благодаря организации раздельного движения пара и жидкости с помощью трубопроводов выходящий из испарителя поток пара не препятствуют встречному потоку жидкости. Соединение спиральной артерией позволяет обеспечить змееобразную форму трубопроводов без нарушения капиллярных свойств структуры. Движущий капиллярных напор, развиваемый спиральной артерией, определяется шириной межвитковых зазоров, а осевая проницаемость - диаметром центрального жидкостного канала. Для полной реализации капиллярных свойств, то есть для полного заполнения артерии теплоносителем, центральный жидкостный канал отгорожен от парового пространства с помощью заглушек 7. Охват сеточной структурой спиральной артерии обеспечивает эффективный обмен теплоносителем между ними и равномерность температурного поля по поверхности испарителя и конденсатора. Каналы трубопроводов позволяют отводить тепло от подвижных колеблющихся объектов к теплорассеивающему элементу.Due to the organization of the separate movement of steam and liquid using pipelines, the steam flow leaving the evaporator does not interfere with the oncoming liquid flow. The connection with the spiral artery makes it possible to provide a snakelike form of pipelines without violating the capillary properties of the structure. The driving capillary pressure developed by the spiral artery is determined by the width of the inter-turn gaps, and the axial permeability is determined by the diameter of the central fluid channel. To fully realize capillary properties, that is, to completely fill the artery with coolant, the central liquid channel is fenced off from the vapor space using plugs 7. The coverage of the spiral artery with the mesh structure ensures an efficient exchange of coolant between them and a uniform temperature field along the surface of the evaporator and condenser. Pipeline channels allow heat to be removed from moving oscillating objects to a heat dissipating element.

ЛитератураLiterature

1. Патент US №8284004 B2 от 9.10.2012, Heat pipe supplemented transformer cooling.1. US patent No. 8284004 B2 from 10.10.2012, Heat pipe supplemented transformer cooling.

2. Патент US №2011/0088874 A1 от 21.04.2011, Heat pipe with a flexible structure.2. US patent No. 2011/0088874 A1 dated 04/21/2011, Heat pipe with a flexible structure.

3. Патент SU №1108323 A от 15.08.1984, Тепловая труба.3. Patent SU No. 1108323 A dated 08/15/1984, Heat pipe.

4. Патент US №2008/0078530 A1 от 03.04.2008, Loop heat pipe with flexible artery mesh.4. US patent No. 2008/0078530 A1 dated 04/03/2008, Loop heat pipe with flexible artery mesh.

Claims (3)

1. Тепловая труба, характеризующаяся тем, что включает испаритель и конденсатор, соединенные разнесенными в пространстве паропроводом и конденсатопроводом в замкнутый контур, в котором циркулирует двухфазный теплоноситель, причем1. A heat pipe, characterized in that it includes an evaporator and a condenser connected by a spatially separated steam pipe and a condensate pipe into a closed loop in which a two-phase coolant circulates, внутри конденсатопровода, испарителя и конденсатора расположена заключенная в сеточные капиллярные структуры проволочная спираль с заглушенным с торцов центральным жидкостным каналом.inside the condensate line, evaporator and condenser there is a wire spiral enclosed in a grid capillary structure with a central liquid channel muffled from the ends. 2. Тепловая труба по п.1, отличающаяся тем, что внутренние поверхности испарителя и конденсатора выстланы капиллярными сеточными структурами.2. The heat pipe according to claim 1, characterized in that the inner surfaces of the evaporator and condenser are lined with capillary grid structures. 3. Тепловая труба по п.1, отличающаяся тем, что паропровод и конденсатопровод имеют змееобразную форму.
Figure 00000001
3. The heat pipe according to claim 1, characterized in that the steam pipe and the condensate pipe have a serpentine shape.
Figure 00000001
RU2013134710/06U 2013-07-23 2013-07-23 FLEXIBLE CONTOUR HEAT PIPE RU137356U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013134710/06U RU137356U1 (en) 2013-07-23 2013-07-23 FLEXIBLE CONTOUR HEAT PIPE

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013134710/06U RU137356U1 (en) 2013-07-23 2013-07-23 FLEXIBLE CONTOUR HEAT PIPE

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU137356U1 true RU137356U1 (en) 2014-02-10

Family

ID=50032566

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013134710/06U RU137356U1 (en) 2013-07-23 2013-07-23 FLEXIBLE CONTOUR HEAT PIPE

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU137356U1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100769497B1 (en) Heat sink
JP5131323B2 (en) Heat pipe type cooling device and vehicle control device using the same
JP6217746B2 (en) Cooling system and electronic equipment
US20170227296A1 (en) Flat heat pipe with reservoir function
US20150000871A1 (en) Housing with heat pipes integrated into enclosure fins
US10247485B2 (en) Pipe member, heat pipe, and cooling device
US20190212061A1 (en) Heat exchanger and air conditioning system
US20190331432A1 (en) Loop heat pipe having condensation segment partially filled with wick
JP2016090080A (en) Cooling device and electronic device
EP3470753B1 (en) Thermoacoustic engine, and method for designing thermoacoustic engine
JP6433848B2 (en) Heat exchangers, vaporizers, and electronics
RU137356U1 (en) FLEXIBLE CONTOUR HEAT PIPE
CN104303293A (en) Structure for connecting cooling apparatus, cooling apparatus, and method for connecting cooling apparatus
JPWO2018235936A1 (en) heat pipe
JP2015121361A (en) Stack of thermoacoustic device, and thermoacoustic device
JP2013088051A (en) Self-excited vibration heat pipe
JP2015194315A (en) cooler
JP5676205B2 (en) Loop heat pipe and manufacturing method thereof
Naveenkumar et al. Simulation and CFD analysis of heat pipe with different wick geometry using CFX
JPWO2017169969A1 (en) Cooling system
US10631434B2 (en) Self-priming thermosyphon
RU118413U1 (en) TWO PHASE THERMOSIPHONE
RU108581U1 (en) GRAVITATIONAL HEAT PIPE
JP6646996B2 (en) heat pipe
JP2015166639A (en) heat accumulator

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20140724