RU137990U1 - GAS ADJUSTABLE HEAT PIPE - Google Patents

GAS ADJUSTABLE HEAT PIPE Download PDF

Info

Publication number
RU137990U1
RU137990U1 RU2013122940/06U RU2013122940U RU137990U1 RU 137990 U1 RU137990 U1 RU 137990U1 RU 2013122940/06 U RU2013122940/06 U RU 2013122940/06U RU 2013122940 U RU2013122940 U RU 2013122940U RU 137990 U1 RU137990 U1 RU 137990U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
heat
pipe
gas
coolant
zone
Prior art date
Application number
RU2013122940/06U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Николаевич Самоделов
Егор Андреевич Шилов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт"
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 учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт"
Priority to RU2013122940/06U priority Critical patent/RU137990U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU137990U1 publication Critical patent/RU137990U1/en

Links

Images

Landscapes

  • Testing Resistance To Weather, Investigating Materials By Mechanical Methods (AREA)

Abstract

Газорегулируемая тепловая труба, состоящая из полой цилиндрической трубы, в верхней части соединенной с газовым резервуаром, нижняя часть которой заполнена жидким теплоносителем и размещена в зоне подвода тепла от источника тепла, отличающаяся тем, что в нижнюю часть трубы введена U-образная трубка малого диаметра с открытыми концами, один из которых находится под уровнем жидкого теплоносителя, другой - выше уровня, а средняя часть указанной трубки размещена в зоне подвода тепла от источника тепла.A gas-controlled heat pipe, consisting of a hollow cylindrical pipe, in the upper part connected to a gas reservoir, the lower part of which is filled with a heat-transfer fluid and placed in the heat supply zone from a heat source, characterized in that a U-shaped small diameter pipe is introduced into the lower part of the pipe open ends, one of which is below the level of the liquid coolant, the other is above the level, and the middle part of the specified tube is located in the zone of heat supply from the heat source.

Description

Полезная модель относится к ядерной энергетике, в частности - к космической, с использованием ядерных реакторов с термоэлектрическим и термоэмиссионным преобразованием, например, при проведении испытаний многоэлементных термоэмиссионных электрогенерирующих каналов вне реактора при оценке качества их изготовления и при проведении экспериментов по исследованию возможных режимов их работы, включая термоэмиссию в космических ядерных энергоустановках.The utility model relates to nuclear energy, in particular to space, using nuclear reactors with thermoelectric and thermionic conversion, for example, when testing multi-element thermionic electric generating channels outside the reactor when assessing the quality of their manufacture and when conducting experiments to study possible modes of their operation, including thermal emission in space nuclear power plants.

Полезная модель (ПМ) предназначена для формирования расчетного режима работы многоэлементного термоэмиссионного электрогенерирующего канала (ЭГК) при необходимости проведения испытаний ЭГК вне реактора для оценки качества его изготовления и при проведении экспериментов по исследованию возможных режимов его работы.The utility model (PM) is designed to form the design mode of operation of a multi-element thermionic electric generating channel (EGC) if necessary, conduct EGC tests outside the reactor to assess the quality of its manufacture and when conducting experiments to study possible modes of its operation.

Также ПМ предназначена для изделий, имеющих по длине рабочей части переменное поле температур, например, при проведении испытаний многоэлементных термоэмиссионных электрогенерирующих каналов (ЭГК) вне реактора, для охлаждения и стабилизации температуры постоянно работающей радиоэлектронной аппаратуры с большим ресурсом работы, использующей в составе конструкции тепловыделяющие элементы (процессор, видеокарты, блок питания и т.д.).PM is also intended for products that have an alternating temperature field along the length of the working part, for example, when testing multi-element thermionic electric power generating channels (EHCs) outside the reactor, for cooling and stabilizing the temperature of constantly operating electronic equipment with a long service life, using heat-generating elements as part of the design (processor, video cards, power supply, etc.).

Известен уникальный стенд для проведения испытаний мнгоэлементных термоэмиссионных электрогенерирующих каналов (ЭГК), имеющих неравномерное поле температур по длине рабочей части (Н.Н. Пономарев-Степной, Н.Е. Кухаркин, B.C. Усов, В.Г. Мадеев, А.А. Дроздов, А.Г. Каландаришвили и др. Уникальные разработки и экспериментальная база Курчатовского института. Москва. ИздАт 2008 г., с 28…81). Однако, в указанном стенде не обеспечено формирование многопараметрического вектора, характеризующего профиль требуемого поля. Сложность задачи заключена в том, что на расстоянии в 10 мм необходимо разместить два устройства охлаждения.A unique bench is known for testing multi-element thermionic power generating channels (EGCs) having an uneven temperature field along the length of the working part (NN Ponomarev-Stepnoy, N.E. Kukharkin, BC Usov, V.G. Madeev, A.A. Drozdov, A.G. Kalandarishvili and others. Unique development and experimental base of the Kurchatov Institute. Moscow. Published 2008, from 28 ... 81). However, the formation of a multi-parameter vector characterizing the profile of the required field is not ensured in the indicated stand. The complexity of the task lies in the fact that at a distance of 10 mm it is necessary to place two cooling devices.

Известно устройство, работающее на основе газорегулируемой тепловой трубы для автономных термоэмиссионных ЭГК (А.А. Боровских, Ю.Н. Иванов, В.З. Кайбышев, А.Г. Каландаришвили, В.А. Корюкин. Источник пара цезия на основе газорегулируемой тепловой трубы для автономных термоэмиссионных ЭГК. УДК 621.039.02. Атомная энергия, Т.110, ВЫП. 5, Май 2011 г.). Оно представляет собой полую цилиндрическую трубу, в верхней части соединенную с газовым резервуаром с инертным газом, при этом нижняя часть трубы заполнена жидким теплоносителем, например, цезием, и находится в тепловом контакте с источником тепла. Нагрев теплоносителя от источника тепла приводит к его испарению в зоне испарения, а в охлаждаемой зоне происходит конденсация пара теплоносителя, что позволяет ему вернуться в объем с жидким теплоносителем. (Вид теплоносителя определяется исходя из требуемых условий работы).A device is known that operates on the basis of a gas-controlled heat pipe for autonomous thermionic EGCs (A. A. Borovskikh, Yu.N. Ivanov, V. Z. Kaybyshev, A. G. Kalandarishvili, V. A. Koryukin. Source of cesium vapor based on a gas-controlled heat pipe for autonomous thermionic EGCs. UDC 621.039.02. Atomic energy, T.110, Vyp. 5, May 2011). It is a hollow cylindrical pipe in the upper part connected to a gas reservoir with inert gas, while the lower part of the pipe is filled with a liquid heat carrier, for example, cesium, and is in thermal contact with a heat source. Heating the coolant from the heat source leads to its evaporation in the evaporation zone, and in the cooled zone the condensation of the coolant vapor occurs, which allows it to return to the volume with the liquid coolant. (The type of coolant is determined based on the required operating conditions).

В работе рассматривалась возможность использования инертных газов He, Ar, Xe Такая конструкция тепловой трубы дает возможность:The work considered the possibility of using inert gases He, Ar, Xe. Such a design of a heat pipe makes it possible:

- Регулирования давления пара цезия (теплоносителя) за счет изменения давления неконденсирующегося газа в резервуаре газорегулируемой тепловой трубы, что обеспечивает безынерционное регулирование;- Regulation of the vapor pressure of cesium (coolant) due to a change in the pressure of non-condensing gas in the tank of the gas-controlled heat pipe, which provides inertia-free regulation;

- Исключить потери цезия за счет пространственного разделения пара и неконденсирующегося газа.- Eliminate the loss of cesium due to the spatial separation of steam and non-condensable gas.

Однако, в указанном устройстве не обеспечена возможность компактного отвода тепла от источника тепла с трудно доступных поверхностей конструкции.However, the specified device is not provided with the possibility of compact heat removal from a heat source from difficult to access surfaces of the structure.

Задачей полезной модели является возможность отвода тепла с малых поверхностей, более «тонкой» регулировки температуры в контролируемой точке, в том числе и для аварийного отвода тепла с рабочей поверхности.The objective of the utility model is the ability to remove heat from small surfaces, more "finer" temperature control at a controlled point, including for emergency heat removal from a work surface.

Таким образом, достигаемым техническим результатом является увеличение диапазона и точности регулируемой температуры при отводе тепла от источников тепла, расположенных в труднодоступных местах.Thus, the achieved technical result is an increase in the range and accuracy of the controlled temperature when removing heat from heat sources located in inaccessible places.

Для достижения указанного результата предложена газорегулируемая тепловая труба, состоящая из полой цилиндрической трубы, в верхней части соединенной с газовым резервуаром, нижняя часть которой заполнена жидким теплоносителем и размещена в зоне подвода тепла от источника тепла, при этом в нижнюю часть трубы введена U-образная трубка малого диаметра с открытыми концами, один из которых находится под уровнем жидкого теплоносителя, другой - выше уровня, а средняя часть указанной трубки размещена в зоне подвода тепла от источника тепла.To achieve this result, a gas-regulated heat pipe is proposed, consisting of a hollow cylindrical pipe in the upper part connected to a gas reservoir, the lower part of which is filled with a heat-transfer fluid and placed in the heat supply zone from the heat source, while a U-shaped tube is introduced into the lower part of the pipe small diameter with open ends, one of which is below the level of the liquid coolant, the other is above the level, and the middle part of the specified tube is placed in the zone of heat supply from the heat source.

На фигуре дана схема устройства, гдеThe figure shows a diagram of a device where

1. - резервуар с инертным газом (He, Ar, Xe);1. - tank with inert gas (He, Ar, Xe);

2. - граница раздела пара теплоносителя и инертного газа;2. - the interface between the coolant vapor and inert gas;

3. - зона конденсации пара теплоносителя;3. - condensation zone of the coolant vapor;

4. - полая цилиндрическая труба;4. - a hollow cylindrical pipe;

5. - жидкий теплоноситель;5. - liquid coolant;

6. - часть U-образной трубки малого диаметра с «горячим» теплоносителем;6. - part of a U-shaped tube of small diameter with a "hot" coolant;

7. - источник тепла;7. - heat source;

8. - часть U-образной трубки малого диаметра с «холодным» теплоносителем;8. - part of a U-shaped tube of small diameter with a "cold" coolant;

9. - зона испарения теплоносителя;9. - zone of evaporation of the coolant;

10. - средняя часть U-образной трубки, обеспечивающая контакт теплоносителя 5 с источником тепла 7.10. - the middle part of the U-shaped tube, providing contact of the coolant 5 with the heat source 7.

Резервуар с инертным газом 1 соединен с полой цилиндрической трубой 4, в нижнюю часть которой введена U-образная трубка малого диаметр, с открытыми концами, один из которых 8 находится под уровнем жидкого теплоносителя 5, другой - 6 - выше уровня жидкого теплоносителя 5, а средняя часть указанной трубки 10 размещена в зоне подвода тепла от источника тепла 7.The inert gas tank 1 is connected to a hollow cylindrical pipe 4, into the lower part of which a U-shaped tube of small diameter is inserted, with open ends, one of which 8 is below the level of the coolant 5, the other 6 is above the level of the coolant 5, and the middle part of the specified tube 10 is placed in the zone of heat supply from the heat source 7.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Диаметр U-образной трубки малого диаметра примерно на порядок меньше диаметра полой цилиндрической трубы 4, что позволяет подвести жидкий теплоноситель 5, например, цезий, через конструкцию тепловой трубы максимально близко к источнику тепла 7. Это приводит к тому, что температура теплоносителя в средней части U-образной трубки малого диаметра 10 становится выше температуры жидкого теплоносителя 5. Испарение теплоносителя с поверхности U-образной трубки малого диаметра с горячим теплоносителем 6 приводит к возникновению расхода жидкого теплоносителя 5 через U-образную трубку малого диаметра, нагреву жидкого теплоносителя в средней части U-образной трубки малого диаметра 10 до температуры выше общей температуры жидкого теплоносителя 5, а увеличение испарения более нагретого теплоносителя приводит к увеличению его расхода через U-образную трубку малого диаметра и увеличению отводимого тепла от источника тепла 7. Нагрев теплоносителя 5 от источника тепла приводит к его испарению в зоне испарения 9, а в охлаждаемой зоне 3 происходит конденсация пара теплоносителя, что позволяет ему вернуться в объем с жидким теплоносителем. Изменяя давления инертного газа в резервуаре 1, регулируют количество отводимого тепла от его источника 7. Из ряда инертных газов, помещенных в резервуар 1, выбран в конкретном примере выполнения He.The diameter of the U-shaped tube of small diameter is approximately an order of magnitude smaller than the diameter of the hollow cylindrical pipe 4, which allows the heat transfer fluid 5, for example, cesium, to be brought as close as possible to the heat source 7 through the construction of the heat pipe. This leads to the temperature of the heat transfer medium in the middle part The U-shaped tube of small diameter 10 becomes higher than the temperature of the liquid coolant 5. Evaporation of the coolant from the surface of the U-shaped tube of small diameter with a hot coolant 6 leads to the flow of liquid heat carrier 5 through a U-shaped tube of small diameter, heating the liquid coolant in the middle of a U-shaped tube of small diameter 10 to a temperature higher than the total temperature of the liquid coolant 5, and an increase in the evaporation of a more heated coolant leads to an increase in its flow through a U-shaped tube of small diameter and an increase in the heat removed from the heat source 7. Heating of the heat carrier 5 from the heat source leads to its evaporation in the evaporation zone 9, and in the cooled zone 3, condensation of the heat carrier vapor occurs, which allows mu return to the volume with liquid coolant. Changing the pressure of the inert gas in the tank 1, regulate the amount of heat removed from its source 7. Of the number of inert gases placed in the tank 1, He is selected in a specific embodiment.

Наиболее эффективно это устройство работает на составе стенда для проведения испытаний мнгоэлементных термоэмиссионных электрогенерирующих каналов (ЭГК), имеющих неравномерное поле температур по длине рабочей части (Н.Н. Пономарев-Степной, Н.Е. Кухаркин, B.C. Усов, В.Г. Мадеев, А.А. Дроздов, А.Г. Каландаришвили и др. Уникальные разработки и экспериментальная база Курчатовского института. Москва. ИздАт 2008 г., с 28…81), где с рабочего участка источника тепла 7 с помощью шайбы шириной в 10 мм необходимо организовать отвод тепла таким образом чтобы на внутренней поверхности шайбы понизить температуру на этом участке с 700°C до 500°C. Тепловая газорегулируемая труба 4 с диаметром в 10 мм крепится на внешней поверхности шайбы, а по U-образной трубке диаметром в 1 мм организуется подвод жидкого теплоносителя 5 к внутренней поверхности шайбы в месте контакта ее с источником тепла 7. Организация расхода жидкого теплоносителя 5 по U-образной трубке позволяет значительно уменьшить температуру ~ на 200° в требуемой точке конструкции изделия.This device works most efficiently on a test bench for testing multi-element thermionic power generating channels (EHCs) having an uneven temperature field along the length of the working part (NN Ponomarev-Stepnoy, N.E. Kukharkin, BC Usov, V.G. Madeev , AA Drozdov, AG Kalandarishvili and others. Unique developments and experimental base of the Kurchatov Institute. Moscow. Published 2008, 28 ... 81), where from the working section of the heat source 7 using a washer 10 mm wide it is necessary to organize heat removal so that in the inner surface of the washer, lower the temperature in this area from 700 ° C to 500 ° C. A heat-regulating gas pipe 4 with a diameter of 10 mm is mounted on the outer surface of the washer, and a supply of liquid coolant 5 to the inner surface of the washer at the point of contact with the heat source is arranged through a U-shaped pipe with a diameter of 1 mm 7. Organization of the flow of liquid coolant 5 by U -shaped tube can significantly reduce the temperature ~ 200 ° at the desired point in the design of the product.

Результатом использования предложенного решения является возможность «тонкой» регулировки температуры в контролируемой точке и использование данного устройства для аварийного отвода тепла с рабочей поверхности в изделиях со сложной формой конструкции.The result of using the proposed solution is the possibility of "fine" temperature control at a controlled point and the use of this device for emergency heat removal from the work surface in products with a complex shape.

Claims (1)

Газорегулируемая тепловая труба, состоящая из полой цилиндрической трубы, в верхней части соединенной с газовым резервуаром, нижняя часть которой заполнена жидким теплоносителем и размещена в зоне подвода тепла от источника тепла, отличающаяся тем, что в нижнюю часть трубы введена U-образная трубка малого диаметра с открытыми концами, один из которых находится под уровнем жидкого теплоносителя, другой - выше уровня, а средняя часть указанной трубки размещена в зоне подвода тепла от источника тепла. A gas-controlled heat pipe, consisting of a hollow cylindrical pipe, in the upper part connected to a gas reservoir, the lower part of which is filled with a heat-transfer fluid and placed in the heat supply zone from a heat source, characterized in that a U-shaped small diameter pipe is introduced into the lower part of the pipe open ends, one of which is below the level of the liquid coolant, the other is above the level, and the middle part of the specified tube is located in the zone of heat supply from the heat source.
RU2013122940/06U 2013-05-20 2013-05-20 GAS ADJUSTABLE HEAT PIPE RU137990U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013122940/06U RU137990U1 (en) 2013-05-20 2013-05-20 GAS ADJUSTABLE HEAT PIPE

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013122940/06U RU137990U1 (en) 2013-05-20 2013-05-20 GAS ADJUSTABLE HEAT PIPE

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU137990U1 true RU137990U1 (en) 2014-02-27

Family

ID=50152617

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013122940/06U RU137990U1 (en) 2013-05-20 2013-05-20 GAS ADJUSTABLE HEAT PIPE

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU137990U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2629320C1 (en) * 2016-06-15 2017-08-28 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Балтийский государственный технический университет "ВОЕНМЕХ" им. Д.Ф. Устинова (БГТУ "ВОЕНМЕХ") Electronic heat pipe

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2629320C1 (en) * 2016-06-15 2017-08-28 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Балтийский государственный технический университет "ВОЕНМЕХ" им. Д.Ф. Устинова (БГТУ "ВОЕНМЕХ") Electronic heat pipe

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Rao et al. Experimental study of an OHP-cooled thermal management system for electric vehicle power battery
Clement et al. Experimental investigation of pulsating heat pipe performance with regard to fuel cell cooling application
Valeh-e-Sheyda et al. Application of two-phase flow for cooling of hybrid microchannel PV cells: a comparative study
Annamalai et al. Experimental investigation and CFD analysis of a air cooled condenser heat pipe
Wang et al. Experimental investigation on startup and thermal performance of a high temperature special-shaped heat pipe coupling the flat plate heat pipe and cylindrical heat pipes
Cataldo et al. Experimental evaluation of the thermal performances of a thermosyphon cooling system rejecting heat by natural and forced convection
Dong et al. Experimental investigation on the heat transfer performance of molten salt flowing in an annular tube
Kim et al. Flow visualization and heat transfer performance of annular thermosyphon heat pipe
Gu et al. Heat transfer to supercritical water in a 2× 2 rod bundle
Vershinin et al. Investigation of pulsations of the operating temperature in a miniature loop heat pipe
Beemkumar et al. Experimental investigation on improving the heat transfer of cascaded thermal storage system using different fins
Xu et al. Experimental research on the heat performance of a flat copper-water loop heat pipe with different inventories
Huang et al. Experimental study on flow boiling of deionized water in a horizontal long small channel
Demesa et al. Heat transfer coefficients for helical components inside an Absorption Heat Transformer
Chien et al. An experimental study of falling film evaporation on horizontal tubes using R-134a
Elmosbahi et al. An experimental investigation on the gravity assisted solar heat pipe under the climatic conditions of Tunisia
RU137990U1 (en) GAS ADJUSTABLE HEAT PIPE
Wu et al. Study on onset of nucleate boiling in bilaterally heated narrow annuli
Tecchio et al. Thermal performance of thermosyphons in series connected by thermal plugs
Kang Variation of local pool boiling heat transfer coefficient on 3-degree inclined tube surface
Noh et al. Critical heat flux in various inclined rectangular straight surface channels
Liu et al. Design of post-CHF heat transfer experiments for high-pressure and high-flow conditions
Huang et al. Two-phase closed-loop thermosyphon solar water heater with porous wick structure: Performance and start-up time
Cieslinski et al. Heat transfer during pool boiling of water, methanol, and R141B on porous coated horizontal tube bundles
Bao et al. Experimental study on the dryout point and post-dryout heat transfer in square channel

Legal Events

Date Code Title Description
MM9K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20190521