RU198334U1

RU198334U1 - Thermosiphon

Info

Publication number: RU198334U1
Application number: RU2019139800U
Authority: RU
Inventors: Михаил Михайлович Титов; Ольга Владимировна Селиверстова
Priority date: 2019-12-04
Filing date: 2019-12-04
Publication date: 2020-07-02

Abstract

Полезная модель относится к области теплотехники. Полезная модель может быть использована для передачи теплового потока между средами с разной температурой. Также может быть использована для уменьшения пучинообразования на участках дорог с высокими грунтовыми водами. Термосифон состоит из расположенных одна в другой с зазором внутренней и наружной труб. Трубы образуют коаксиальные камеры теплоносителя с центральным каналом подачи газа. Нижняя коаксиальная камера выполнена с перфорацией внутренней и наружной труб. Нижняя коаксиальная камера соединена с верхней коаксиальной камерой посредством трубок. При помощи трубок нижняя коаксиальная камера и верхняя коаксиальная камера образуют единый сосуд. Верхняя часть коаксиальной камеры и труба утеплены выше зоны промерзания грунта. Использование заявленной полезной модели позволяет увеличить тепловую эффективность термосифона, за счет утепления верхней части трубы и верхней коаксиальной камеры выше зоны промерзания грунта, устройства нижней коаксиальной камеры, конденсации паров грунтовой влаги в центральном канале тепловой трубы.The utility model relates to the field of heat engineering. The utility model can be used to transfer heat flux between media with different temperatures. It can also be used to reduce heaving on road sections with high groundwater. The thermosiphon consists of inner and outer pipes located one inside the other with a gap. The pipes form coaxial coolant chambers with a central gas supply channel. The lower coaxial chamber is made with perforation of the inner and outer pipes. The lower coaxial chamber is connected to the upper coaxial chamber through tubes. With the help of tubes, the lower coaxial chamber and the upper coaxial chamber form a single vessel. The upper part of the coaxial chamber and the pipe are insulated above the soil freezing zone. The use of the claimed utility model allows to increase the thermal efficiency of the thermosyphon, due to the insulation of the upper part of the pipe and the upper coaxial chamber above the soil freezing zone, the device of the lower coaxial chamber, and condensation of ground moisture vapor in the central channel of the heat pipe.

Description

Полезная модель относится к области теплотехники, в частности, может быть использована для передачи теплового потока между средами с разной температурой, а также может быть использована для уменьшения пучинообразования на участках дорог с высокими грунтовыми водами.The utility model relates to the field of heat engineering, in particular, it can be used to transfer heat flux between environments with different temperatures, and can also be used to reduce fouling on sections of roads with high groundwater.

Известен способ работы термосифона (Макаров В.И. Термосифоны в северном строительстве. - Новосибирск: Наука. Сибирское отделение, 1985 с. 48, рис. 2.14-а), включающий теплообмен его рабочей жидкости с газовым потоком.A known method of operation of a thermosiphon (VI Makarov. Thermosiphons in northern construction. - Novosibirsk: Science. Siberian Branch, 1985, p. 48, Fig. 2.14-a), including heat exchange of its working fluid with a gas stream.

Недостатком этого способа является неэффективность при локальном подогреве грунта в зимний период, так как теплообмен рабочей жидкости с газом осуществляется без конденсации компонентов газа в зоне теплообмена.The disadvantage of this method is the inefficiency in the local heating of the soil in the winter, as the heat exchange of the working fluid with gas is carried out without condensation of the gas components in the heat exchange zone.

Наиболее близким по технической сущности заявляемой полезной модели, является способ работы термосифона (патент РФ №2184328, 2002 г., F28D 15/02), прототип, включающий теплообмен его рабочей жидкости с газовым потоком, при котором в качестве газового потока используют смесь паров влаги и газов подмерзлотной зоны грунта, при этом пары влаги конденсируют в зоне теплообмена рабочей жидкости, а полученный конденсат возвращают в подмерзлотную зону грунта.The closest in technical essence of the claimed utility model is the method of operation of a thermosiphon (RF patent No. 2184328, 2002, F28D 15/02), a prototype comprising heat exchange of its working fluid with a gas stream, in which a mixture of moisture vapor is used as a gas stream and gases of the permafrost zone of the soil, while moisture vapor condenses in the heat exchange zone of the working fluid, and the condensate obtained is returned to the permafrost zone of the soil.

Недостатком данного способа является низкая тепловая эффективность из-за того, что большая часть паров конденсируется и возвращается в подмерзлотную зону, следовательно, доля выходящего пара мала.The disadvantage of this method is the low thermal efficiency due to the fact that most of the vapor condenses and returns to the permafrost zone, therefore, the proportion of the outgoing vapor is small.

Задачей заявляемой полезной модели является повышение тепловой эффективности работы термосифона в зимний период.The objective of the claimed utility model is to increase the thermal efficiency of the thermosiphon in winter.

Поставленная задача решается тем, что в полезной модели «Термосифон», состоящий из расположенных одна в другой с зазором внутренней и наружных труб, образующих коаксиальную камеру теплоносителя с центральным каналом подачи газа, нижняя часть коаксиальной камеры выполнена с перфорацией внутренней и наружной труб, согласно полезной модели, имеет дополнительную коаксиальную камеру, расположенную в нижней части трубы соединена с верхней коаксиальной камерой посредством трубок образующих единый сосуд, верхняя часть коаксиальной камеры и труба утеплены выше зоны промерзания грунта.The problem is solved in that in the utility model "Thermosiphon", consisting of one and the other, with a gap of the inner and outer pipes, forming a coaxial coolant chamber with a central gas supply channel, the lower part of the coaxial chamber is made with perforation of the inner and outer pipes, according to the useful model, has an additional coaxial chamber located in the lower part of the pipe connected to the upper coaxial chamber by means of tubes forming a single vessel, the upper part of the coaxial chamber and the pipe are insulated above the freezing zone of the soil.

Для увеличения тепловой эффективности, верхняя часть коаксиальной камеры и труба утеплены выше зоны промерзания грунта.To increase thermal efficiency, the upper part of the coaxial chamber and the pipe are insulated above the freezing zone of the soil.

При устройстве дополнительной коаксиальной камеры в нижней части трубы и утеплением трубы выше зоны промерзания грунта происходит увеличение температуры в верхней коаксиальной камере, что поспособствуют интенсивному водовороту жидкости в сосуде, следовательно, большая часть пара выйдет за пределы дорожного полотна, а оставшаяся часть конденсируется в подмерзлотную зону. В качестве рабочей жидкости используется антифриз.When an additional coaxial chamber is installed in the lower part of the pipe and the pipe is warmed above the freezing zone, an increase in temperature occurs in the upper coaxial chamber, which will contribute to an intensive whirlpool of liquid in the vessel, therefore, most of the vapor will go beyond the roadway, and the remaining part will condense into the permafrost zone . Antifreeze is used as a working fluid.

На фиг. 1 представлен общий вид устройства термосифона.In FIG. 1 shows a general view of a thermosiphon device.

На фиг. 2 разрез по А-А.In FIG. 2 section along AA.

Полезная модель «Термосифон» состоит из двух расположенных одна в другой наружной 2 и внутренней 1 труб, образующих коаксиальные камеры: верхняя 3 коаксиальная камера, нижняя 4 коаксиальная камера конвекции рабочей жидкости, центральный канал 5 входа паров и газа, центральный канал 6 выхода паров и газа. Верхняя 3 коаксиальная камера и нижняя 4 коаксиальная камера, соединенные между собой трубками 7 и трубками 8. Нижняя 4 коаксиальная камера имеет перфорации 9 в наружной трубе 2 и внутренней трубе 1. Термосифон установлен в грунте с промерзшим слоем 10 и подмерзлотной зоной 12. 11 - незамерзающее затрубное пространство, 13 - граница промерзания грунта, 14 - утеплитель.The utility model “Thermosiphon” consists of two outer 2 and inner 1 pipes arranged in one another, forming coaxial chambers: the upper 3 coaxial chamber, the lower 4 coaxial convection chamber of the working fluid, the central channel 5 of the vapor and gas inlet, the central channel 6 of the vapor outlet and gas. The upper 3 coaxial chamber and the lower 4 coaxial chamber, interconnected by tubes 7 and tubes 8. The lower 4 coaxial chamber has perforations 9 in the outer tube 2 and inner tube 1. The thermosiphon is installed in the ground with a frozen layer 10 and a permafrost zone 12. 11 - nonfreezing annulus, 13 - boundary freezing, 14 - insulation.

Полезная модель работает следующим образом. В зимний период при образовании промерзшего 10 слоя грунта давление парообразной влаги в подмерзлотной зоне 12 выше давления паров влаги в атмосфере. В связи с этим смесь паров влаги и газов из подмерзлотной зоны 12 через перфорации 9 в трубе 1 поднимается в центральный канал 5 входа паров и газа, на стенке которой осуществляется теплопередача от восходящего газового потока.The utility model works as follows. In winter, when a frozen 10 layer of soil is formed, the vapor pressure of moisture in the permafrost zone 12 is higher than the pressure of moisture vapor in the atmosphere. In this regard, the mixture of moisture and gas vapors from the permafrost zone 12 through perforations 9 in the pipe 1 rises into the central channel 5 of the vapor and gas inlet, on the wall of which heat transfer from the upward gas flow is carried out.

Эффект теплопередачи увеличивается за счет устройства нижней 4 коаксиальной камеры утеплением верхней 3 коаксиальной камеры утеплителем - 14. По трубке 8 осуществляется перенос рабочей жидкости в верхнюю 3 коаксиальную камеру, производя прогрев рабочей жидкости в верхней 3 коаксиальной камере. Охлажденная рабочая жидкость с верхней 3 коаксиальной камеры, через трубки 7 возвращается в нижнюю 4 коаксиальную камеру, тем самым осуществляется круговорот рабочей жидкости.The heat transfer effect is increased due to the device of the lower 4 coaxial chamber by warming the upper 3 coaxial chamber with a heater - 14. Through the tube 8, the working fluid is transferred to the upper 3 coaxial chamber, warming up the working fluid in the upper 3 coaxial chamber. Cooled working fluid from the upper 3 coaxial chamber, through the tube 7 returns to the lower 4 coaxial chamber, thereby circulating the working fluid.

Эффект теплопередачи теплоты газа так же увеличивается конденсацией паров влаги на внутренний поверхности центрального канала 6 выхода паров и газа в верхней 3 коаксиальной камеры. При этом конденсат под действием тяжести стекает по внутренней поверхности центрального канала 5 входа паров и газа и через ряды перфорации 9, возвращается в подмерзлотную зону 12. Часть газового потока выходит через центральный канал 6 выхода паров и газа в атмосферу.The heat transfer effect of the heat of the gas is also increased by the condensation of moisture vapor on the inner surface of the central channel 6 of the vapor and gas outlet in the upper 3 of the coaxial chamber. In this case, under the influence of gravity, the condensate flows down the inner surface of the central channel 5 of the vapor and gas inlet and, through the perforation rows 9, returns to the permafrost zone 12. A part of the gas stream exits through the central channel 6 of the vapor and gas outlet to the atmosphere.

Использование заявленной полезной модели позволяет увеличить тепловую эффективность термосифона, за счет утепления верхней части трубы и верхней коаксиальной камеры выше зоны промерзания грунта, устройства нижней коаксиальной камеры, конденсации паров грунтовой влаги в центральном канале тепловой трубы.Using the claimed utility model allows to increase the thermal efficiency of the thermosiphon by warming the upper part of the pipe and the upper coaxial chamber above the freezing zone of the soil, the device of the lower coaxial chamber, condensation of ground moisture vapor in the central channel of the heat pipe.

Claims

Thermosiphon, consisting of one inside the other with a gap of the inner and outer pipes forming a coaxial coolant chamber with a central gas supply channel, the lower chamber is made with perforation of the inner and outer pipes, characterized in that it has an additional lower coaxial chamber located in the lower part of the pipe and connected to the upper coaxial chamber by means of tubes forming a single vessel, the upper part of the coaxial chamber and the pipe are insulated above the freezing zone of the soil.