RU157300U1 - Двухфазный термосифон - Google Patents

Abstract

Двухфазный термосифон, содержащий корпус из соединенных между собой верхней и нижней камер, причем рабочий объем нижней камеры заполнен жидкостью и перегорожен воронкой с паропроводом для транспортировки пара, а охлаждаемая поверхность верхней камеры является конденсатором, часть нижней камеры отведена для аккумулирования воздуха и других газообразных примесей, изначально содержащихся в термосифоне, при этом в нижней камере установлен клапан для сбрасывания части воздуха наружу, отличающийся тем, что корпус выполнен из материала с высоким коэффициентом теплопроводности, узкая часть воронки соединена с паропроводом в форме витой трубы, внутренняя поверхность которой по всей длине снабжена прямоугольным выступом, а бортовая часть воронки выполнена с отверстиями, равномерно расположенными по окружности.

Description

Полезная модель относится к теплотехнике, а именно к теплообменным аппаратам, в которых теплоноситель конденсируется и испаряется, и может быть использована для обеспечения теплового режима энергонасыщенного авиационного оборудования и охлаждения других нагретых поверхностей.

Известен термосифон с клапаном [RU 123508 U1, МПК F28D 13/00, (2006.01), опубл. 27.12.2012], который представляет собой корпус в виде герметичной пустотелой оболочки вытянутой формы, содержащий хорошо переносящую тепло легкокипящую жидкость. Устройство имеет с одной стороны герметичную заглушку с отверстием ступенчатой формы с резьбой в большом отверстии, в которое вкручивается цилиндр ступенчатой формы с резьбой на большем диаметре. С другой стороны устройства располагается специальный клапан в виде сквозного отверстия, повернутого на угол 90°, выходящего с одной стороны на меньшем диаметре без резьбы, а с другой стороны на плоской части цилиндра.

Недостатком этого термосифона является отсутствие камеры для скапливания неконденсирующихся примесей, что ухудшает интенсивность процесса конденсации.

Известен двухфазный термосифон [RU 139033 U1, F28D 15/00 (2006.01), F28D 15/02 (2006.01), опубл. 10.04.2014], содержащий, по крайней мере, один частично заполненный теплоносителем герметичный корпус с зонами испарения и конденсации и расположенный на корпусе в последней зоне радиатор с продольными ребрами. Радиатор выполнен секционированным по длине с зазором между торцами ребер в смежных секциях.

Эта конструкция не предотвращает влияние газов, растворенных в рабочей жидкости, что значительно снижает интенсивность процесса теплоотдачи при конденсации.

Наиболее близким, принятым за прототип, является термосифон [RU 2373473 C1, МПК F28D 15/02 (2006.01), опубл. 20.11.2009], содержащий корпус, рабочий объем нижней камеры которого заполнен жидкостью, воронку, которой перегорожена нижняя камера с паропроводом для транспортировки пара, парогенератор в нижней камере и конденсатор в верхней камере. Конденсатором является охлаждаемая поверхность верхней камеры термосифона. Часть нижней камеры отведена для аккумулирования воздуха и других газообразных примесей, изначально содержащихся в термосифоне. В нижней камере установлен клапан для сбрасывания части воздуха наружу.

Недостатком этого устройства является отсутствие в конструкции элементов, позволяющих исключить унос капель жидкой фазы с образовавшимся паром.

Задачей полезной модели является расширение арсенала средств аналогичного назначения.

Поставленная задача решена за счет того, что двухфазный термосифон, так же как в прототипе, содержит корпус из соединенных между собой верхней и нижней камер, причем рабочий объем нижней камеры заполнен жидкостью и перегорожен воронкой с паропроводом для транспортировки пара, а охлаждаемая поверхность верхней камеры является конденсатором, часть нижней камеры отведена для аккумулирования воздуха и других газообразных примесей, изначально содержащихся в термосифоне, при этом в нижней камере установлен клапан для сбрасывания части воздуха наружу.

Согласно полезной модели корпус выполнен из материала с высоким коэффициентом теплопроводности. Узкая часть воронки соединена с паропроводом в форме витой трубы, внутренняя поверхность которой по всей длине снабжена прямоугольным выступом. Бортовая часть воронки выполнена с отверстиями, равномерно расположенными по окружности.

Использование в предлагаемом термосифоне витой трубы, внутренняя поверхность которой снабжена прямоугольным выступом, позволяет исключить унос капель жидкой фазы. Это повышает эффективность передачи тепла от нижней камеры (испаритель) к верхней камере (конденсатор) и увеличивает время работы термосифона без дозаправки за счет уменьшения потерь рабочей жидкости.

На фиг. 1 представлена конструкция двухфазного термосифона.

Двухфазный термосифон содержит корпус 1, состоящий из двух перпендикулярно соединенных между собой цилиндрических камер: верхней 2 (конденсатор) и нижней 3 (испаритель). Нижняя камера 3 заполнена жидкостью, например, спиртовым раствором, и перегорожена воронкой 4, узкая часть которой соединена с паропроводом в форме витой трубы 5, расположенной в верхней камере 2. Бортовая часть воронки 4 выполнена с небольшими равномерно расположенными по окружности отверстиями 6. Внутренняя поверхность витой трубы 5 по всей ее длине выполнена с прямоугольным выступом 7. Нижняя камера 3 снабжена выпускным клапаном 8. Корпус 1 двухфазного термосифона выполнен из материала с высоким коэффициентом теплопроводности (нержавеющая сталь, медь, латунь).

Двухфазный термосифон работает следующим образом. При соприкосновении поверхности нагрева - торцевой части нижней камеры 3 с охлаждаемой системой за счет теплопроводности и излучения происходит нагрев и испарение жидкости в нижней камере 3. Образовавшийся пар собирается в воронку 4 и проходит по паропроводу в форме витой трубы 5 в верхнюю камеру 2, вытесняя воздух. При этом происходит повышение давления в термосифоне. Расположенный на внутренней поверхности витой трубы прямоугольный выступ 7 задерживает капли жидкости, унесенные паром. Прошедший через витую трубу 5 пар, устремляется на стенки верхней камеры 2, где и происходит его конденсация с понижением давления в контуре. Далее конденсат стекает по стенкам корпуса 1 верхней камеры 2. Возвращение рабочей жидкости в нижнюю камеру 3 осуществляется через отверстия 6 в бортовой части воронки 4. Несконденсированные пары собираются в нижней камере 3. Большая часть воздуха также скапливается в нижней камере 3, откуда удаляется с помощью установленного выпускного клапана 8, который срабатывает при достижении давления насыщения в двухфазном термосифоне с увеличением нагрева торцевой части в нижней камере 3.

Claims (1)

1. Двухфазный термосифон, содержащий корпус из соединенных между собой верхней и нижней камер, причем рабочий объем нижней камеры заполнен жидкостью и перегорожен воронкой с паропроводом для транспортировки пара, а охлаждаемая поверхность верхней камеры является конденсатором, часть нижней камеры отведена для аккумулирования воздуха и других газообразных примесей, изначально содержащихся в термосифоне, при этом в нижней камере установлен клапан для сбрасывания части воздуха наружу, отличающийся тем, что корпус выполнен из материала с высоким коэффициентом теплопроводности, узкая часть воронки соединена с паропроводом в форме витой трубы, внутренняя поверхность которой по всей длине снабжена прямоугольным выступом, а бортовая часть воронки выполнена с отверстиями, равномерно расположенными по окружности.

   

Images