RU154789U1

RU154789U1 - THERMOSIPHONE

Info

Publication number: RU154789U1
Application number: RU2014154025/07U
Authority: RU
Inventors: Гений Владимирович Кузнецов; Александр Сергеевич Разва
Priority date: 2014-12-29
Filing date: 2014-12-29
Publication date: 2015-09-10

Abstract

Термосифон, содержащий испаритель и коллектор, которые соединены между собой n-полыми цилиндрическими каналами, наполовину заполненными антифризом, отличающийся тем, что дно внутри испарителя выполнено в виде структурной поверхности сетчатого исполнения, испаритель заполнен перфтортриэтиламином, цилиндрические каналы выполнены с внешним продольным оребрением, внутри каждого канала расположен фитиль капиллярной структуры, причем испаритель, коллектор, каналы с оребрением и фитиль выполнены из меди.A thermosiphon containing an evaporator and a collector, which are interconnected by n-hollow cylindrical channels half-filled with antifreeze, characterized in that the bottom inside the evaporator is made in the form of a structural surface of a mesh design, the evaporator is filled with perfluorotriethylamine, cylindrical channels are made with an external longitudinal finning, inside each The channel has a wick of a capillary structure, the evaporator, collector, channels with fins and a wick made of copper.

Description

Полезная модель относится к электротехнике, а именно к регулированию температуры аккумуляторов, и может использоваться для охлаждения энергонасыщенного авиационного оборудования, электронных устройств, электротехнических и других тепловыделяющих агрегатов.The utility model relates to electrical engineering, namely to regulating the temperature of batteries, and can be used to cool energy-saturated aircraft equipment, electronic devices, electrical and other heat-generating units.

Известно устройство для охлаждения аккумуляторной батареи [SU 864390, МПК H01M 10/50, опубл. 15.09.1981], содержащее корпус с входным и выходными отверстиями, нижнюю и боковую воздухораспределительные камеры. Под нижней воздухораспределительной камерой расположен воздуховод с заслонкой, а на боковых стенках корпуса выполнены воздухозаборники в виде жалюзи.A device for cooling a battery [SU 864390, IPC H01M 10/50, publ. 09/15/1981], comprising a housing with inlet and outlet openings, lower and lateral air distribution chambers. An air duct with a shutter is located under the lower air distribution chamber, and air intakes in the form of blinds are made on the side walls of the housing.

Недостатком этого устройства является низкая эффективность охлаждения.The disadvantage of this device is the low cooling efficiency.

Известен также модуль охлаждения [RU 108689 U1, МПК H01L 23/34 (2006.01), опубл. 20.09.2011], который содержит тепловую трубу, радиаторы охлаждения и крепежные элементы, с помощью которых радиаторы охлаждения крепятся к тепловой трубе в зоне конденсации теплоносителя. В местах контакта тепловой трубы и радиаторов охлаждения содержится слой легкодеформирующегося теплопроводящего материала. В качестве крепежных элементов используются заклепки, изготовленные из того же материала, из которого изготовлены тепловая труба и радиаторы охлаждения.The cooling module is also known [RU 108689 U1, IPC H01L 23/34 (2006.01), publ. September 20, 2011], which contains a heat pipe, cooling radiators and fasteners with which cooling radiators are attached to the heat pipe in the condensation zone of the coolant. At the contact points of the heat pipe and cooling radiators, a layer of easily deformed heat-conducting material is contained. Rivets made of the same material as the heat pipe and cooling radiators are used as fasteners.

Недостатком данного устройства является низкая эффективность охлаждения. Кроме того конструктивные особенности модуля охлаждения не позволяют использовать его для охлаждения энергонасыщенного оборудования.The disadvantage of this device is the low cooling efficiency. In addition, the design features of the cooling module do not allow it to be used for cooling energy-saturated equipment.

Известен термосифон [RU 108884 U1, МПК H01L 23/34 (2006.01), H01L 23/36 (2006.01), опубл. 27.09.2011], выбранный в качестве прототипа, состоящий из испарителя и радиатора, имеющего как минимум два полых канала, соединенных с одной и другой стороны с помощью коллектора. Коллектор со стороны испарителя разделен на две части, каждая из которых соединена с испарителем.Known thermosiphon [RU 108884 U1, IPC H01L 23/34 (2006.01), H01L 23/36 (2006.01), publ. 09/27/2011], selected as a prototype, consisting of an evaporator and a radiator having at least two hollow channels connected to one and the other by a collector. The collector on the evaporator side is divided into two parts, each of which is connected to the evaporator.

Недостатком этого термосифона является низкая эффективность охлаждения, сложное конструктивное исполнение. Этот термосифон не предназначен для охлаждения энергонасыщенного оборудования.The disadvantage of this thermosiphon is the low cooling efficiency, complex design. This thermosiphon is not intended for cooling energy-saturated equipment.

Задачей полезной модели является расширение арсенала средств аналогичного назначения.The objective of the utility model is to expand the arsenal of tools for a similar purpose.

Поставленная задача решена за счет того, что термосифон, также как в прототипе содержит испаритель и коллектор, которые соединены между собой n-полыми цилиндрическими каналами, наполовину заполненными антифризом.The problem is solved due to the fact that the thermosiphon, as in the prototype, contains an evaporator and a collector that are interconnected by n-hollow cylindrical channels half-filled with antifreeze.

Согласно полезной модели дно внутри испарителя выполнено в виде структурной поверхности сетчатого исполнения, испаритель заполнен перфтортриэтиламином. Цилиндрические каналы выполнены с внешним продольным оребрением, причем внутри каждого канала расположен фитиль капиллярной структуры. Испаритель, коллектор, цилиндрические каналы с оребрением и фитиль выполнены из меди.According to a utility model, the bottom inside the evaporator is made in the form of a structural surface of a mesh design, the evaporator is filled with perfluorotriethylamine. The cylindrical channels are made with external longitudinal finning, and a wick of capillary structure is located inside each channel. The evaporator, collector, cylindrical channels with fins and the wick are made of copper.

Использование в предлагаемом термосифоне структурной поверхности сетчатого исполнения позволяет интенсифицировать процесс кипения перфтортриэтиламина в испарителе, а фитиль капиллярной структуры, расположенный в каждом цилиндрическом канале, обеспечивает равномерный возврат сконденсировавшихся паров перфтортриэтиламина в испаритель. Кроме того, использование такого фитиля повышает отвод теплоты от паров перфтортриэтиламина к цилиндрическим каналам с внешним продольным оребрением. Выполнение всех конструктивных элементов термосифона из одного материала позволяет исключить возникновение электромеханической коррозии и повышает надежность конструкции. Таким образом, предлагаемый термосифон позволяет эффективно охлаждать энергонасыщенное оборудование и обеспечить его тепловой режим.The use of a mesh-type structural surface in the proposed thermosiphon allows intensifying the process of boiling of perfluorotriethylamine in the evaporator, and the wick of the capillary structure located in each cylindrical channel ensures uniform return of the condensed vapor of perfluorotriethylamine to the evaporator. In addition, the use of such a wick increases the heat removal from the perfluorotriethylamine vapor to cylindrical channels with an external longitudinal finning. The implementation of all structural elements of the thermosiphon from the same material eliminates the occurrence of electromechanical corrosion and increases the reliability of the design. Thus, the proposed thermosiphon allows you to effectively cool energy-saturated equipment and ensure its thermal regime.

На фиг. 1 представлена конструкция термосифона.In FIG. 1 shows the design of a thermosiphon.

На фиг. 2 показан вид по А-А на термосифон фиг. 1.In FIG. 2 shows a view along AA of the thermosiphon of FIG. one.

Термосифон содержит прямоугольный испаритель 1, который соединен n-полыми цилиндрическими каналами 2, имеющими внешнее продольное оребрение 3, с прямоугольным коллектором 4. Угол между ребрами внешнего продольного оребрения составляет 10 градусов. Дно внутри испарителя 1 выполнено в виде структурной поверхности сетчатого исполнения 5, размер ячейки которой составляет не более 4×4 мм. Внутри каждого цилиндрического канала 2 размещен фитиль 6 капиллярной структуры. Толщина фитиля 6 составляет 0.14-0.2 диаметра цилиндрического канала 2. Испаритель 1 заполнен перфтортриэтиламином. Цилиндрические каналы 2 наполовину заполнены антифризом 65. Все конструктивные элементы термосифона изготовлены из одного материала, например, из меди.The thermosiphon contains a rectangular evaporator 1, which is connected by n-hollow cylindrical channels 2 having an external longitudinal finning 3, with a rectangular collector 4. The angle between the ribs of the external longitudinal finning is 10 degrees. The bottom inside the evaporator 1 is made in the form of a structural surface of a mesh version 5, the cell size of which is not more than 4 × 4 mm. Inside each cylindrical channel 2 there is a wick 6 of a capillary structure. The thickness of the wick 6 is 0.14-0.2 of the diameter of the cylindrical channel 2. The evaporator 1 is filled with perfluorotriethylamine. The cylindrical channels 2 are half filled with antifreeze 65. All structural elements of the thermosiphon are made of one material, for example, copper.

Термосифон устанавливают непосредственно на энергонасыщенное оборудование, при работе которого мощность тепловых потерь передается испарителю 1. Перфтортриэтиламин интенсивно закипает на структурной поверхности сетчатого исполнения 5. Пары перфтортриэтиламина попадают в цилиндрические каналы 2, заполненные антифризом 65. Так как плотность перфтортриэтиламина в 1.8 раза больше чем у антифриза 65, то более тяжелый перфтортриэтиламин полностью заполняет внутренний объем испарителя 1, а более легкий антифриз 65 располагается выше испарителя 1 в цилиндрических каналах 2.The thermosiphon is installed directly on energy-saturated equipment, during which the heat loss power is transferred to the evaporator 1. Perfluorotriethylamine intensively boils on the structural surface of the mesh version 5. Vapors of perfluorotriethylamine enter the cylindrical channels 2 filled with antifreeze 65. Since the density of perfluorotriethylamine is 1.8 times higher than that of antifreeze 65, the heavier perfluorotriethylamine completely fills the internal volume of the evaporator 1, and the lighter antifreeze 65 is located above the evaporator 1 in cylindrical channels 2.

В силу того что, температура насыщения перфтортриэтиламина почти в 2 раза меньше чем у антифриза 65, более легкокипящий перфтортриэтиламин автоконденсируется в объеме антифриза 65.Due to the fact that the saturation temperature of perfluorotriethylamine is almost 2 times lower than that of antifreeze 65, the more boiling perfluorotriethylamine autocondensates in the volume of antifreeze 65.

В данной конструкции термосифона конденсация паров перфтортриэтиламина происходит не только на твердой внутренней поверхности цилиндрических каналов 2, но и в объеме антифриза 65, которым они наполовину заполнены, таким образом наряду с конденсацией паров на твердой внутренней поверхности цилиндрических каналов 2 происходит автоконденсация паров перфтортриэтиламина в объеме антифриза 65. Это значительно повышает эффективность процесса конденсации паров перфтортриэтиламина. Жидкий конденсат интенсивно стекает в объем перфтортриэтиламина, находящегося внутри испарителя 1, турбулизирует префтортриэтиламин, тем самым частично увеличивает эффективность теплообмена при кипении, что в конечном итоге увеличивает эффективность работы термосифона. Вышедшие из объема антифриза 65 пары префтортриэтиламина конденсируются в цилиндрических каналах 2, отдавая полученное в испарителе 1 тепло внешнему продольному оребрению 3, а затем по фитилю 6 капиллярной структуры возвращаются в испаритель 1. Для интенсификации процессов теплообмена цилиндрические каналы 2 соединены коллектором 4, в котором происходит перемешивание паров префтортриэтиламина, что способствует обеспечению теплового режима энергонасыщенного авиационного оборудования в случае его локальных перегревов.In this thermosiphon design, condensation of perfluorotriethylamine vapors occurs not only on the solid inner surface of the cylindrical channels 2, but also in the volume of antifreeze 65 with which they are half filled, thus, along with vapor condensation on the solid inner surface of the cylindrical channels 2, autocondensation of perfluorotriethylamine vapors occurs in the volume of antifreeze 65. This significantly increases the efficiency of the process of condensation of perfluorotriethylamine vapor. The liquid condensate flows intensively into the volume of perfluorotriethylamine inside the evaporator 1, turbulizes prefluorotriethylamine, thereby partially increasing the heat transfer efficiency during boiling, which ultimately increases the efficiency of the thermosiphon. Out of the volume of antifreeze 65, the pairs of prefluorotriethylamine condense in the cylindrical channels 2, transferring the heat received in the evaporator 1 to the external longitudinal finning 3, and then return to the evaporator 1 through the wick 6 of the capillary structure. To intensify the heat exchange processes, the cylindrical channels 2 are connected by a collector 4, in which mixing vapors of prefluorotriethylamine, which helps to ensure the thermal regime of energy-saturated aircraft equipment in case of local overheating.

Claims

A thermosiphon containing an evaporator and a collector, which are interconnected by n-hollow cylindrical channels half-filled with antifreeze, characterized in that the bottom inside the evaporator is made in the form of a structural surface of a mesh design, the evaporator is filled with perfluorotriethylamine, cylindrical channels are made with an external longitudinal finning, inside each The channel has a wick of a capillary structure, the evaporator, collector, channels with fins and a wick made of copper.