RU2120592C1 - Heat-transfer device - Google Patents
Heat-transfer device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2120592C1 RU2120592C1 RU96111586A RU96111586A RU2120592C1 RU 2120592 C1 RU2120592 C1 RU 2120592C1 RU 96111586 A RU96111586 A RU 96111586A RU 96111586 A RU96111586 A RU 96111586A RU 2120592 C1 RU2120592 C1 RU 2120592C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steam
- condensate
- condenser
- evaporators
- line
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области теплотехники, в частности, к тепловым трубам и может быть использовано для отвода тепла от различных теплонапряженных объектов дискретно расположенных в пространстве, в том числе на различной высоте относительно приемника тепла. The invention relates to the field of heat engineering, in particular, to heat pipes and can be used to remove heat from various heat-stressed objects discretely located in space, including at different heights relative to the heat receiver.
Известно теплопередающее устройство [1], снабженное испарительной камерой (испарителем) с капиллярной насадкой внутри, организованной для подвода и испарения теплоносителя. Испаритель посредством гладкостенных паропровода и конденсатопровода связан с конденсатором и снабжен компенсационной полостью, находящейся в одном корпусе с насадкой, и выполняющей роль резервуара-гидроаккумулятора рабочей жидкости (жидкой фазы теплоносителя), которая вытесняется из паропровода и конденсатора при запуске и работе теплопередающего устройства. Такое устройство обеспечивает эффективный перенос тепла при любой ориентации в гравитационном поле, в том числе при работе в наиболее тяжелом "антигравитационном" режиме, когда испаритель находится выше конденсатора и возврат теплоносителя в зону испарения осуществляется против действия сил тяжести. Known heat transfer device [1], equipped with an evaporation chamber (evaporator) with a capillary nozzle inside, organized for the supply and evaporation of the coolant. The evaporator is connected to the condenser by means of a smooth-walled steam pipe and a condensate pipe and is equipped with a compensation cavity located in the same housing as the nozzle and acting as a hydraulic accumulator reservoir for the working fluid (liquid coolant phase), which is forced out of the steam pipe and condenser when the heat transfer device is started up and running. Such a device provides effective heat transfer for any orientation in the gravitational field, including when operating in the most difficult "anti-gravity" mode, when the evaporator is above the condenser and the coolant is returned to the evaporation zone against the action of gravity.
Недостатком данной конструкции является наличие только одного испарителя, что не позволяет обеспечить отвод тепла от источников тепловой нагрузки, расположенных на достаточно большом удалении друг от друга. The disadvantage of this design is the presence of only one evaporator, which does not allow for heat removal from heat load sources located at a sufficiently large distance from each other.
Известно также теплопередающее устройство [2], предназначенное главным образом для работы в условиях невесомости, которое содержит несколько параллельно включенных испарителей с комбинированной капиллярной насадкой внутри, сообщающихся посредством гладкостенных паро- и конденсатопровода с конденсатором. Also known is a heat transfer device [2], designed primarily for operation in zero gravity conditions, which contains several parallel-connected evaporators with a combined capillary nozzle inside, communicating via a smooth-walled steam and condensate conduit with a condenser.
Недостатком этого устройства является повышенное гидравлическое сопротивление, создаваемое дополнительной капиллярно-пористой вставкой в испарителе со стороны конденсатора, и неустойчивость запуска при размещении испарителей на различной высоте в гравитационном поле, а также при неравномерном распределении тепловой нагрузки между ними. The disadvantage of this device is the increased hydraulic resistance created by the additional capillary-porous insert in the evaporator from the condenser side, and the instability of the start when the evaporators are placed at different heights in the gravitational field, as well as with an uneven distribution of the heat load between them.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков и функциональному назначению к предлагаемому изобретению является теплопередающее устройство [3], включающее испарительную секцию, содержащую несколько испарителей с капиллярной структурой внутри, имеющей центральный канал для подвода конденсата и снабженных системой периферийных канавок для отвода пара, паропровод и конденсатопровод каждого из которых подключен, соответственно, к коллекторам пара и конденсата, конденсатор, соединенный с испарительной секцией посредством основных паро- и конденсатопровода, и гидроаккумулятор с нагревателем, связанный отдельным трубопроводом с испарительной секцией. The closest set of essential features and functional purpose to the proposed invention is a heat transfer device [3], including an evaporation section containing several evaporators with a capillary structure inside, having a central channel for supplying condensate and equipped with a system of peripheral grooves for venting steam, a steam pipe and a condensate pipe of each of which is connected, respectively, to the steam and condensate collectors, a condenser connected to the evaporation section through main ov steam and condensate pipe, and a hydraulic accumulator with a heater, connected by a separate pipe to the evaporation section.
Для обеспечения устойчивого запуска и надежной работы этого теплопередающего устройства необходим нагрев гидроаккумулятора, осуществляемый специальным нагревателем. В результате нагрева теплоноситель вытесняется из гидроаккумулятора и тем самым достигается равномерное распределение его между испарителями перед запуском. To ensure a stable start-up and reliable operation of this heat transfer device, the accumulator must be heated by a special heater. As a result of heating, the coolant is displaced from the accumulator and thereby it is evenly distributed between the evaporators before starting.
Однако возникает необходимость регулировки подогрева для обеспечения равномерного распределения нагрузки между испарителями, что существенно усложняет устройство и ограничивает диапазон его использования, в частности, в стойках с блоками радиоэлектронной аппаратуры, где источники тепловыделения распределены как по горизонтали, так и по вертикали, а передача отведенного от них тепла может осуществляться, чаще всего, только снизу вверх. However, there is a need to adjust the heating to ensure uniform load distribution between the evaporators, which significantly complicates the device and limits the range of its use, in particular, in racks with blocks of electronic equipment, where the heat sources are distributed both horizontally and vertically, and the transfer allotted from heat can be carried out, most often, only from the bottom up.
В основу предлагаемого изобретения положена задача обеспечения устойчивого запуска и работы теплопередающего устройства, имеющего различное число испарителей, в том числе размещенных на разной высоте относительно конденсатора, различным образом ориентированных в пространстве, имеющих различные геометрические размеры и принимающих как одинаковую, так и различную тепловую нагрузку. The basis of the present invention is the task of ensuring the stable start-up and operation of a heat transfer device having a different number of evaporators, including those placed at different heights relative to the condenser, variously oriented in space, having different geometric dimensions and taking both the same and different heat load.
Поставленная задача решается тем, что, в теплопередающем устройстве, включающем испарительную секцию, содержащую несколько испарителей с капиллярной структурой внутри, имеющей центральный канал для подвода конденсата, снабженных системой периферийных канавок для отвода пара, паропровод и конденсатопровод каждого из которых подключен, соответственно, к коллекторам пара и конденсата, конденсатор с основным конденсатопроводом, соединенный с коллектором пара посредством основного паропровода, и гидроаккумулятор, соединенный отдельным трубопроводом с коллектором конденсата, который согласно изобретению подключен к конденсатору посредством основного конденсатопровода. При этом гидроаккумулятор расположен над испарительной секцией. The problem is solved in that, in a heat transfer device including an evaporation section containing several evaporators with a capillary structure inside, having a central channel for supplying condensate, equipped with a system of peripheral grooves for removing steam, the steam pipe and condensate pipe of each of which is connected, respectively, to the collectors steam and condensate, a condenser with a main condensate line connected to the steam collector by means of the main steam line, and a hydraulic accumulator connected by a separate a pipeline with a condensate collector, which according to the invention is connected to the condenser through the main condensate line. In this case, the accumulator is located above the evaporation section.
При размещении испарителей на разной высоте относительно конденсатора гидроаккумулятор подключен к верхней точке коллектора конденсата, а при размещении испарителей на одной высоте - к средней точке. When evaporators are placed at different heights relative to the condenser, the accumulator is connected to the upper point of the condensate collector, and when evaporators are placed at the same height, to the midpoint.
Предлагаемая конструкция теплопередающего устройства, включающего различное число испарителей, позволяет, во-первых, осуществить надежный запуск и работу устройства путем равномерного распределения теплоносителя между испарителями, которые в этой конструкции перед запуском оказываются затопленными конденсатом без осуществления нагрева. The proposed design of the heat transfer device, including a different number of evaporators, allows, firstly, to ensure reliable start-up and operation of the device by uniform distribution of the coolant between the evaporators, which in this design turn out to be flooded with condensate before starting without heating.
Равномерное затопление достигается за счет соединения гидроаккумулятора с конденсатором основным конденсатопроводом при расположении гидроаккумулятора над испарительной секцией. Uniform flooding is achieved by connecting the accumulator to the condenser with the main condensate line when the accumulator is located above the evaporation section.
При запуске конденсат вытесняется из парового тракта, включающего пароотводные канавки зоны испарения испарителей, паропроводы испарителей, коллектор пара, основной паропровод и конденсатор. When starting up, the condensate is forced out of the steam path, including the vapor drainage grooves of the evaporation zone of the evaporators, the vapor lines of the evaporators, the steam collector, the main steam line and the condenser.
Соответствующим образом выбирается объем гидроаккумулятора, который должен обеспечить прием вытесненного конденсата. Accordingly, the volume of the accumulator is selected, which should ensure the reception of the displaced condensate.
Во-вторых, предлагаемая конструкция теплопередающего устройства обеспечивает минимальное гидравлическое сопротивление в паровом и жидкостном тракте за счет соединения гидроаккумулятора с коллектором и с конденсатором и одновременно с этим исключить образование застойных зон и паровых "ловушек" прежде всего в коллекторе пара. Secondly, the proposed design of the heat transfer device provides minimal hydraulic resistance in the vapor and liquid paths by connecting the hydraulic accumulator to the collector and to the condenser and at the same time to eliminate the formation of stagnant zones and steam "traps" primarily in the steam collector.
На фиг. 1 представлена схема и частичный разрез теплопередающего устройства с вертикальным положением испарителей, размещенных на разной высоте относительно конденсатора. In FIG. 1 shows a diagram and a partial section of a heat transfer device with a vertical position of evaporators placed at different heights relative to the condenser.
На фиг. 2 представлена схема и частичный разрез теплопередающего устройства с горизонтальным положением испарителей размещенных на разной высоте относительно конденсатора. In FIG. 2 shows a diagram and a partial section of a heat transfer device with a horizontal position of evaporators placed at different heights relative to the condenser.
На фиг. 3 представлена схема теплопередающего устройства с испарителями, размещенными на одной высоте относительно конденсатора. In FIG. 3 shows a diagram of a heat transfer device with evaporators placed at the same height relative to the condenser.
Теплопередающее устройство, согласно предлагаемому техническому решению содержит испарители 1 с капиллярной насадкой 2 внутри, имеющей центральный канал 3 для подвода жидкости (конденсата) и систему периферийных канавок 4 для отвода пара. Теплопередающее устройство имеет также отдельный гидроаккумулятор 5, расположенный над испарителями 1, конденсатор 6, основные паропровод 7 и конденсатопровод 8. Паропроводы 9 и конденсатопроводы 10 испарителей 1 сообщаются, соответственно, с коллектором 11 пара и коллектором 12 конденсата. Гидроаккумулятор 5 подключен к коллектору 12 конденсата с помощью дополнительного конденсатопровода 13 и сообщается с конденсатором 6 через основной конденсатопровод 8. При размещении испарителей 1 на разной высоте относительно конденсатора 6 (фиг. 1, 2) гидроаккумулятор 5 подключен к коллектору 12 конденсата в верхней точке 14, и при размещении испарителе 1 на одной высоте (фиг. 3) - в средней точке 15. Основной паропровод 7 подключен к нижней точке 16 коллектора 11 пара при размещении испарителей 1 на разной высоте, и к средней - 17 при размещении испарителей 1 на одной высоте относительно конденсатора. The heat transfer device, according to the proposed technical solution, contains
Теплопередающее устройство работает следующим образом. В исходном положении, например, при вертикальном положении устройства, когда испарители 1 находятся на разной высоте над конденсатором 6, жидкая фаза теплоносителя (конденсат) полностью затапливает испарители 1, а также паровой и жидкостный тракты устройства. Гидроаккумулятор 5 при этом может быть почти или полностью свободен от конденсата. При подаче тепловой нагрузки на испарители 1 и охлаждении конденсатора 6 происходит вскипание теплоносителя в пароотводных канавках 4 насадки 2. За счет разности температуры и давления пара в пароотводных канавках 4 насадки 2 и над поверхностью раздела пар-жидкость в гидроаккумуляторе 5 происходит вытеснение конденсата из паропроводов 9, парового коллектора 11 и конденсатора 6 в гидроаккумулятор 5. В зависимости от суммарной величины тепловой нагрузки на испарители 1 и интенсивности охлаждения конденсатора 6 степень освобождения последнего может быть различной. Соответственно различной оказывается и степень заполнения гидроаккумулятора 5, объем которого позволяет принять весь вытесненный из парового тракта конденсат, что достигается при максимальной для данного устройств суммарной тепловой нагрузке. The heat transfer device operates as follows. In the initial position, for example, in the vertical position of the device, when the
При работе теплопередающего устройства, конденсат из конденсатора 6 по основному конденсатопроводу 8 поступает в гидроаккумулятор 5, частично заполняя его, и оттуда по дополнительному конденсатопроводу 13 попадает в коллектор 12 конденсата. Из коллектора 12 конденсат распределяется между испарителями 1 через конденсатопроводы 10, поступая в центральные каналы 3 откуда от впитывается в насадки 2, движется к нагреваемой стенке испарителя 1 и испаряется в пароотводные канавки 4. Образовавшийся пар через паропроводы 9 попадает в коллектор 11 пара, оттуда в основной паропровод 7 и конденсатор 6, где конденсируется и отдает тепло внешнему приемнику или охлаждающей среде. Таким образом замыкается рабочий цикл теплопередающего устройства. When the heat transfer device is operating, condensate from the
Аналогичным образом работа устройства осуществляется при подаче тепловой нагрузки на один или несколько испарителей 1. В этом случае остальные испарители 1 работают в качестве конденсаторов рассеивая часть тепловой нагрузки. Similarly, the operation of the device is carried out when applying a heat load to one or
Аналогичным образом осуществляется работа теплопередающего устройства при размещении испарителей 1 на одной высоте относительно конденсатора 6. Similarly, the work of the heat transfer device when placing the
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96111586A RU2120592C1 (en) | 1996-06-06 | 1996-06-06 | Heat-transfer device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96111586A RU2120592C1 (en) | 1996-06-06 | 1996-06-06 | Heat-transfer device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU96111586A RU96111586A (en) | 1998-09-10 |
RU2120592C1 true RU2120592C1 (en) | 1998-10-20 |
Family
ID=20181711
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU96111586A RU2120592C1 (en) | 1996-06-06 | 1996-06-06 | Heat-transfer device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2120592C1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2442743A (en) * | 2006-10-12 | 2008-04-16 | Energetix Group Ltd | A Closed Cycle Heat Transfer Device |
WO2014102402A1 (en) | 2012-12-28 | 2014-07-03 | Ibérica Del Espacio, S.A. | Loop heat pipe apparatus for heat transfer and thermal control |
EP2985556A1 (en) | 2014-08-14 | 2016-02-17 | Ibérica del Espacio, S.A. | Advanced control two phase heat transfer loop |
RU2761712C2 (en) * | 2021-04-06 | 2021-12-13 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "Центротех" | Heat transfer device |
-
1996
- 1996-06-06 RU RU96111586A patent/RU2120592C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
2. D.R.e.a. Application of Capilla-ry Pumped Loop Heat Transport Systems to Large Spacecraft "AJAA pop", 1986, N1295, 12pp. 3. J.Ku, EJ. Kroliczek at al. "Functional and Performance Test of Two Capillary Pumped Loop Enginering Models. AJAA Pap., N 1248, 1986. 4. * |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2442743A (en) * | 2006-10-12 | 2008-04-16 | Energetix Group Ltd | A Closed Cycle Heat Transfer Device |
US8141362B2 (en) | 2006-10-12 | 2012-03-27 | Energetix Genlec Limited | Closed cycle heat transfer device and method |
WO2014102402A1 (en) | 2012-12-28 | 2014-07-03 | Ibérica Del Espacio, S.A. | Loop heat pipe apparatus for heat transfer and thermal control |
EP2985556A1 (en) | 2014-08-14 | 2016-02-17 | Ibérica del Espacio, S.A. | Advanced control two phase heat transfer loop |
US9829253B2 (en) | 2014-08-14 | 2017-11-28 | Ibérica Del Espacio, S.A. | Advanced control two phase heat transfer loop |
RU2761712C2 (en) * | 2021-04-06 | 2021-12-13 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "Центротех" | Heat transfer device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5842513A (en) | System for transfer of energy between a hot source and a cold source | |
US6247331B1 (en) | Absorption refrigerator and the method of producing the same | |
KR20160046714A (en) | Defrosting device and refrigerator having the same | |
EP0006612B1 (en) | Vapor generating and recovering apparatus | |
RU2120592C1 (en) | Heat-transfer device | |
US6405558B1 (en) | Refrigerant storage apparatus for absorption heating and cooling system | |
Kikas | Laminar flow distribution in solar systems | |
US4372126A (en) | Closed cycle system for generating usable energy from waste heat sources | |
RU2349852C1 (en) | Gravity-assisted heat pipe | |
US3154930A (en) | Refrigeration apparatus | |
US2203207A (en) | Refrigerating apparatus | |
RU2079081C1 (en) | Circuit heat pipe | |
US6305182B1 (en) | Absorption heating and cooling system having an improved refrigerant control apparatus | |
RU2761712C2 (en) | Heat transfer device | |
RU2685078C1 (en) | Passive control thermal control system based on the circuit heat pipe for cooling of processors and programmable logic integrated circuits in space and aircraft electronic modules and servers | |
RU2115869C1 (en) | Refrigerator | |
US2237622A (en) | Absorption refrigerating machine | |
RU2117893C1 (en) | Heat-transfer two-phase loop (versions) | |
SU1719819A1 (en) | Vertical shell-tube evaporator | |
US2525431A (en) | Absorption refrigeration system and process | |
US2377319A (en) | Refrigeration | |
US2678548A (en) | Two-fluid refrigeration system | |
SU1765677A1 (en) | Heat pump-feed unit | |
RU2044247C1 (en) | Heat-transferring device | |
US3276514A (en) | Heating and cooling apparatus |