SU1044946A1

SU1044946A1 - Heat pipe

Info

Publication number: SU1044946A1
Application number: SU823443433A
Authority: SU
Inventors: Виктор Николаевич Моторин; Виктор Николаевич Харченко; Юрий Цезаревич Куников; Павел Иванович Быстров; Владимир Федорович Гончаров
Original assignee: Предприятие П/Я В-2572
Priority date: 1982-05-21
Filing date: 1982-05-21
Publication date: 1983-09-30

Description

2.-Труба по п. 1, отличающа с тем, что ребра имеют переменную ВЫСОТУ.2.-Pipe according to claim 1, characterized in that the ribs have a variable HEIGHT.

3.Труба по п. 1, отличающа с тем, что кольцевой коллектор снабжен тангенциальными отверсти ми , а ребра выполнены в виде лопастей,3. A pipe according to claim 1, characterized in that the annular collector is provided with tangential holes, and the ribs are made in the form of blades,

4.Труба по п.-о, о т л и ч а ющ а с тем, что корпус 4. The pipe according to p. -O, about tl and h and yusch so that the case

квадратное поперечное сечение, а камера снабжена размещенной в ней перегородкой, и ребразакреплены на обеих сторонах перегородки во взаимно перпендикул рных направлени х.square cross-section, and the chamber is provided with a partition placed in it, and is re-fastened on both sides of the partition in mutually perpendicular directions.

5. Труба поп, 1,отличающ а с тем, что выступы и впадины пластины объединены в группы, распололсенные с зазором относительно ЦРУг друга.5. Trumpet pop, 1, is distinguished by the fact that the protrusions and depressions of the plate are combined into groups, which are open with a gap relative to the friend's TsRUg.

Изобретение относитс к теплопередающим устройствам, обеспечивающи охлаждение нагреваемой поверхности и ее термостабилиэацию, и может быт использовано в област х техники, где необходимо снимать высокие тепл вые потоки от различных источников нагрева. Известна теплова труба, содержа ща герметичный корпус, пропитанный теплоносителем фитиль, зону нагрева транспорта и конденсации Cl .. Указанна теплова труба не обес печивает устойчивой изотермичности охлаждаемой поверхности от неравномерных тепловых потоков, Известна также теплова труба, содержаща герметичный корпус, пропитанный теплоносителем фитиль, вы .полненный в виде сквозной решетки, 1образованной пересечением взаимно перпендикул рных ребер с увеличиваю щейс высотой и шириной ребра, зону нагрева, транспорт.шара и зону конденсации 2 . Недостатком данной трубы вл етс сложность технологии соединени фитил с внутренней стороной зоны нагрева . Соединение выполн етс спека нием, что ведет помимо усложнени технологии к нарушению капилл рности как зоны нагрева, так и фитил . Известна теплова труба, содержа ща герметичный корпус с зоной нагре ва в виде плиты с канавками на внут ренней поверхности, снабженной пористым покрытием, контактирующим с фитилем, и устройство дл охлаждени фитил З Д, Недостатками известной трубы вл ютс неравномерность распределени теплового потока, неудовлетворительные услови охлаждени и низка надежность работы трубы. Цель изобретени - повышение равномерности распределени теплового потока, улучшение условий охлаждени и увеличение надежности в работе тру бы. Поставленна цель достигаетс тем,что в трубе, содержащей герметичный корпус с зоной нагрева в виде плиты с канавками на внутренней поверхности , снабженной пористым покрытием , контактирующим с фитилем, и устройство дл охлаждени фитил , фитиль выполнен в виде металлической пластины с выступами и впадинами в форме усеченных пирамид, имеющей покрытие из пористого материала со стороны зоны нагрева, а устройство дл охлаждени фитил выполнено в виде расположенной в корпусе камеры с кольцевым коллектором, примыкающей к пластине, причем камера снабжена размещенными в ней ребрами, раздел ющими ее на секции дл хладагента и жестко соединенными с пластиной, и патрубками дл ввода и вывода хладагента . При этом ребра имеют переменную высоту. Кольцевой коллектор может быть снабжен тангенциальными отверсти ми, ia ребра при этом могут быть выполнены в виде лопастей. Корпус может иметь квадратное поперечное сечение, а камера при этом снабжена размещенной в ней перегородкой , и ребра закреплены на обеих сторонах перегородки во взаимно перпендикул рных направлени х. Выступы и впадины пластины могут быть объединены в группы, рас-. положенные с зазором относительно друг друга. На фиг.1 изображена теплова труба; на фиг.2 - узел I на фиг.1 (участок металлической пластины фитил с нанесенным на впадины и выступы капилл рно-пористым покрытием); на фиг.З - разрез А-А на фиг.2, первый вариант соединеки выступов плиты зоны нагрева с выступами на металлической пластине фитил ; на фиг.4 то же, второй в.ариант соединени ; на фиг,5 - вид Б на фиг,2; на фиг.б теплова труба, ребра в коллекторе которой выполнены в виде лопастей;The invention relates to heat transfer devices that provide cooling of the heated surface and its thermal stabilization, and can be used in engineering areas where it is necessary to remove high heat fluxes from various sources of heating. A heat pipe is known that contains a hermetic case, a wick soaked in a coolant, a transport and condensation heating zone Cl. This heat pipe does not provide a stable isothermality of the cooled surface from uneven heat fluxes. A heat pipe containing a hermetic case soaked in a heat wick is also known filled in the form of a through grid formed by the intersection of mutually perpendicular ribs with an increasing height and width of the ribs, the heating zone, the transport ball and the zone condensation 2. The disadvantage of this pipe is the complexity of the technology of combining the wick with the inner side of the heating zone. The bonding is performed by sintering, which, in addition to complicating the technology, leads to a violation of the capillary nature of both the heating zone and the wick. The known heat pipe containing a hermetic housing with a heating zone in the form of a plate with grooves on the inner surface provided with a porous coating in contact with the wick, and a device for cooling the fuse. D The known pipe has uneven distribution of heat flow, poor conditions. cooling and low reliability of the pipe. The purpose of the invention is to improve the uniform distribution of the heat flux, improve cooling conditions and increase the reliability of the pipe. The goal is achieved by the fact that in a pipe containing a sealed housing with a heating zone in the form of a plate with grooves on the inner surface provided with a porous coating in contact with the wick, and a device for cooling the wick, the wick is made in the form of a metal plate with protrusions and depressions in the form truncated pyramids having a coating of porous material on the side of the heating zone, and the device for cooling the wick is made in the form of a chamber located in the housing with an annular collector adjacent to the plate, The camera is provided with ribs arranged in it, partition it into sections yuschimi for refrigerant and rigidly connected to the plate, and nozzles for coolant input and output. In this case, the edges have a variable height. The annular collector can be provided with tangential openings, ia edges here can be made in the form of blades. The housing may have a square cross section, while the chamber is provided with a partition placed therein, and the ribs are fixed on both sides of the partition in mutually perpendicular directions. The protrusions and depressions of the plate can be combined into groups, dis- laid with a gap relative to each other. Figure 1 shows a heat pipe; Fig. 2 shows the assembly I in Fig. 1 (a portion of a metal wick plate with a capillary-porous coating deposited on depressions and protrusions); Fig. 3 is a section A-A in Fig. 2, the first embodiment of the connection of the projections of the heating zone plate with the projections on the metal wick; 4, the same second variant of the compound; FIG. 5 is a view B of FIG. 2; figb heat pipe, the edges in the collector which is made in the form of blades;

на фиг.7 - теплова труба, корпус .которой имеет квадратное поперечное сечение.7 - heat pipe, the body. Which has a square cross-section.

Теплова труба содержит герметичный корпус 1 с зоной нагрева в виде плиты 2 с канавками 3 на внутренней поверхности, снабженнойпористым покрытием 4, контактирующим с фитилем , и устройство дл охлаждени фитил , причем фитиль выполнен в виде металлической пластины 5 с выступами 6 и впадинами 7 в форме усеченных пирамид, имеющей покрытие 8 из пористого материала со стороны зоны нагрева , а устройство дл охлаждени фитил выполнено в виде расположенной в корпусе 1 камеры 9 с кольцевым коллектором 10, примыкающей к пластине 5, причем камера 9 снабжена ребрами 11, раздел ющими ее на секции дл хладагента и жестко соединенными с пластиной 5, и патрубками ввода 12 и вывода 13 хладагента. Ребра 11 имеют переменную высоту. Кольцевой коллектор 10 .может, быть снабжен тангенциальными отверсти ми 14, а ребра 11 выполнены в виде лопастей. Корпус 1 может иметь квадратное поперечное сечение, а камера 9 при этом снабжена перегородкой 15,и ребра 11 закреплены на обеих сторонах перегородки 15 во взаимно перпендикул рных направлени х. Выступы 6 и впадины 7 могут быть объединены в группы, расположенные с зазором относительно друг друга (фиг. 4.). Дл запитки фитил рабочим телом предусмотрена технологическа трубка 16The heat pipe contains a sealed housing 1 with a heating zone in the form of a plate 2 with grooves 3 on the inner surface provided with an porous coating 4 in contact with the wick, and a device for cooling the wick, the wick being made in the form of a metal plate 5 with protrusions 6 and depressions 7 in the form truncated pyramids having a coating 8 of porous material on the side of the heating zone, and the device for cooling the wick is made in the form of a chamber 9 located in the housing 1 with an annular collector 10 adjoining the plate 5, the chamber 9 providing ene ribs 11 partition yuschimi it into sections for coolant and rigidly connected with the plate 5 and the nozzles input 12 and output 13 refrigerant. The ribs 11 have a variable height. The annular collector 10 may be provided with tangential holes 14, and the ribs 11 are made in the form of blades. The housing 1 may have a square cross section, while the chamber 9 is provided with a partition 15, and the fins 11 are fixed on both sides of the partition 15 in mutually perpendicular directions. The projections 6 and the depressions 7 can be combined into groups located with a gap relative to each other (Fig. 4.). A process tube 16 is provided for powering the wick of the working fluid.

Теплова труба работает следующим образом. .Heat pipe works as follows. .

При отсутствии теплового потока пористое покрытие зоны нагрева в виде плиты 2 пропитано теплоносителем, поступившим через трубку 16. При подводе теплового потока к зоне нагрева плита 2 нагреваетс , в результате чего происходит испарение теплоносител из пористого покрыти 4. Образовавшийс пар заполн ет пространст|ВО между выступами 6 пластины 5.Так как с противоположной стороны пластина 5 охлаждаетс хладагентом, наход щимс в камере У, то температура пластины 5 и покрыти 8 меньше температуры пара. Вследствие разницы температур происходит конденсаци пара на поверхности покрыти 8 изIn the absence of heat flow, the porous coating of the heating zone in the form of a plate 2 is impregnated with coolant through pipe 16. When heat flow to the heating zone, the plate 2 is heated, resulting in evaporation of the coolant from the porous coating 4. The resulting vapor fills the space between the protrusions 6 of the plate 5. As from the opposite side the plate 5 is cooled by the refrigerant in the chamber Y, the temperature of the plate 5 and the coating 8 is less than the temperature of the steam. Due to the temperature difference, vapor condenses on the surface of coating 8 of

пористого материала. Образовавщийс конденсат за счет действи капилл рных сил пористого покрыти 4 плиты 2 подт гиваетс к охлаждаемой поверхности . Охлаждение плиты 2 происходит за счет переноса паром тепла, использованного на испарение теплоносител , с поверхности покрыти 4 на поверхность покрыти В. Жидкий теплоноситель , поступающий на покрытие 4,подporous material. The condensate formed due to the capillary forces of the porous coating 4 of the plate 2 is brought to the cooled surface. The cooling of the plate 2 occurs due to the transfer of the heat used for evaporation of the coolant from the surface of the coating 4 to the surface of the coating B by the steam. Liquid coolant entering the coating 4, under

0 действием теплового потока снова переходит в пар, замыка цикл тепловой трубы.0 by the action of heat flow again goes into steam, closes the cycle of the heat pipe.

Описанный рабочий процесс происходит аналогично в каждой чейке, аThe described workflow occurs similarly in each cell, and

5 в совокупности они работают как одна теплова труба, котора формирует квазиизотермическую поверхность плиты 2 .5, in combination, they operate as one heat pipe that forms the quasi-isothermal surface of the plate 2.

Устройство дл охлаждени пластины 5 работает следующим образом.The device for cooling the plate 5 operates as follows.

Через патрубок 12 ввода вода поступает в кольцевой коллектор 10 и по секци м между ребрами 11 течет от периферии к отверстию патрубка 13 и уходит на сброс. В св зи с тем,Through the inlet 12, the water enters the annular collector 10 and through the sections between the ribs 11 flows from the periphery to the opening of the nozzle 13 and leaves for discharge. Due to the fact

5 что пластина 5 со камеры 9 имеет аналогичную систему чеистых впадин и выступов, на ней вихревое движение охлаждающей воды при протоке по радиальным секци м. Вихр.евое5 that the plate 5 from the chamber 9 has a similar system of cellular cavities and protrusions, on it there is a vortex movement of cooling water with a flow through the radial sections. Vortex

0 движение воды во впадинах пластины 5 улучшает ее охлаждение и, как следствие , интенсифицирует процесс конденсации пара в фитиле. Дл увеличени коэффициента теплоотдачи от0 the movement of water in the hollows of the plate 5 improves its cooling and, as a result, intensifies the process of steam condensation in the wick. To increase the heat transfer coefficient from

5 стенки пластины 5 к охлаждаемой жидкости ее движение в камере 9 может быть закручено во всем объеме. С этой целью ввод воды из кольцевого коллектора 10 в секции камеры 9 осуQ щоствл етс через тангенциальные отверсти 14 (фиг.6).5, the walls of the plate 5 to the cooled liquid; its movement in the chamber 9 can be twisted in its entirety. To this end, the water inlet from the annular manifold 10 into the chamber section 9 of the barrel is welded through the tangential holes 14 (Fig. 6).

Работа тепловой трубы (фиг.7) происходит аналогичным образом. Разница состоит только в том, что проток воды охлаждени между ребрами ИThe work of the heat pipe (Fig.7) is similar. The only difference is that the cooling water flow between the fins AND

происходит сверху вниз в одной плоскости и слева направо в другой плоскости (показано стрелками на фиг.7). occurs from top to bottom in one plane and from left to right in another plane (shown by arrows in FIG. 7).

Экономический эффект, получаемый в результате использовани предлагаемой тепловой трубы, возникает за счет повьшени равномерности распределени теплового потока, улучшени условий охлаждени и увеличени надежности работы трубы.The economic effect resulting from the use of the proposed heat pipe arises due to an increase in the uniform distribution of the heat flux, improved cooling conditions and an increase in the reliability of the pipe.

NN

Фиг. 6FIG. 6

Claims

54) (57 / 1. HEAT PIPE containing a sealed housing with a heating zone in the form of a plate with grooves on the inner surface provided with a porous coating in contact with the wick, and a device for cooling the wick, characterized in that, in order to increase the uniformity of distribution heat flow, improve cooling conditions and increase the reliability of the pipe, the wick is made in the form of a metal plate with protrusions and depressions in the form of truncated pyramids having a coating of porous material from the side of the heating eon, and the device for cooling the wick, it is made in the form of a chamber located in the housing with an annular collector adjacent to the plate, and the chamber is equipped with ribs placed in it, dividing it into sections for the refrigerant and rigidly connected to the plate, and refrigerant inlet and outlet pipes.

>

2. The pipe in π. 1, characterized in that the ribs have a variable pitch.

3. Pipe pop. 1, characterized in that the annular collector is provided with tangential openings, and the rib is made in the form of blades.

4. The pipe according to n. mutually perpendicular directions.

'5. Trumpet pop. ^ characterized in that the protrusions and depressions of the plate are combined in groups located with a gap relative to each other.