SU1134879A1

SU1134879A1 - Heat pipe

Info

Publication number: SU1134879A1
Application number: SU833681652A
Authority: SU
Inventors: Александр Александрович Бородкин; Вячеслав Николаевич Федоров
Original assignee: Московский Ордена Ленина И Ордена Октябрьской Революции Энергетический Институт
Priority date: 1983-12-26
Filing date: 1983-12-26
Publication date: 1985-01-15

Abstract

ТЕПЛОВАЯ ТРУБА, содержа1 а соединенные посредством паро- и .конденсатопроводов конденсатор и испаритель , снабженный внутренним оребрением , служащим капилл рной структурой и контактирующим по всей длине с установленной в испарителе капилл рно-пористой насадкой, выполнение в виде циливдра, отличающа с тем, что, с целью повьппеии надежности и теплопередающей способности , цилиндр выполнен из сетки и с обоих торцов заглушен с образованием центральной паровой полости посредством дисков из спеченного капилл рно-пористого материала с пористостью , меньшей п ч истости сетки, контактирующих с боковой поверхностью испарител , при зтом диск, расположенный со стороны паропровода, имеет § центральное отверстие. с со 4 00 со HEAT PIPE, containing a condenser and an evaporator connected by means of steam and condensate lines, equipped with internal fins, serving as a capillary structure and contacting along the entire length with a capillary-porous nozzle installed in the evaporator; in order to maintain reliability and heat transfer capacity, the cylinder is made of a grid and is plugged from both ends to form a central steam cavity by means of disks made of sintered capillary-porous material and with a porosity of less than n h istosti mesh in contact with the side surface of the evaporator, when ztom disk located by the steam pipe, has a central hole §. с с 4 00 с

Description

Изобретение относитс к теплотех нике, в частности к теплопередающнм устройствам, вход щим в системы охлаждени тепловьщел ющих приборов Известна теплова труба, содержа ща соединенные трубопроводами испа ритель, имеющий внутри капилл рнопористую насадку и конденсатор CllНедостатком данной конструкции вл етс низкий уровень теплообмена в зоне испаре1ш Известна также тепловак труба, содержаща соединенные посредством паро- и конденсатопроводов конденсатор и испаритель, снабженный внут ренним оребрением, служанки капилл ной структурой и контактирующим по всей длине с установленной в испари теле капилл рно-пористой насадкой, выполненной в виде цихшндра 2. Недостатками данной трубы вл тс низка надежность из-за возмолс иого переськаш-ш капилл рной структуры при увеличении теплового потока и ьмзкий уровень теплой ере дающей . способности. Это св зано с тем что технологически невозможно выполнить капилл рную канавку, в ко торой м 1Ш-хмальньй радиус кривизны мениска жидкости имеет величину меньше 0,025 мм, что при больпмх плотност х теплового потока (более 2 Вт/см) приводит к осушеншо капил л рной канавки из-за наступлвЕ-м гидродинамической границы теплопереноса , так как кривизна мениска жзадкости создает перепад капилл рного давлеш1 , мекышй потерь давлекн на трение при движении жид кости в капилл рном канале. Так дл капилл рной канавки с размерами 0,025 х 1 мм, длиной 100 мм и при скорости движени жидкости 10 м/с величина потерь давлени только на трение составл ет 10 Па при капилл рном напоре, создаваемом минимально возможньм ме ниском сидкости в капилл р ном канале пор дка 10 Па, испаритель с такими капилл рными кававками ие работоспособен. Дл того, чтобы испаритель с рас смотренными геометрическими размера . ми и плотностью теплового потока функционировал,, необходимо уменьшит на пор док длину капилл рных канавок , что приводит к уменьшению его теплопередающей способности. Цель изобретени - повышение надежности и теплопередающей способности . Указанна цель достигаетс тем, что в тепловой трубе, содержащей соединенные посредством паро- и конденсатопроводов конденсатор и испаритель , снабженньй внутренним оребрением , служащим капилл рной структурой и контактирующим по всей длине с установленной в испарителе капилл рно-пористой насадкой, выполненной в виде цилиндра, последний выполнен из сетки и с обоих торцов заглушен с образованием центральной паровой полости посредством дисков из спеченного капилл рно-пористого материала с пористостью, меньшей пористости сетки, контактирующих с боковой поверхностью испарител , при этом диск, расположенный со стороны паропровода , имеет центральное отверстие. На фиг. 1 представлена предлагаема теплова труба; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1. Теплова труба содержит соединенные посредством паро- и конденсатопроводов 1 2 конденсатор 3 и испаритель 4, снабженньй внутренним оребрением 5, служащим капилл рной структурой. При этом оребрение 5 по всей д кне контактирует с установленным в испарителе 4 цилиндром 6, выполненным из сетки и заглушенным с обоих торцов с образованием центральной паровой полости 7 посредством дисков 8 и 9 из спеченного капилл рно-пористого материала с пористостью , меньшей пористости сетки. Диск 9, расположенньй со стороны паропровода 1, имеет центральное отверстие 10. Теплова труба работает следующим образом. Пар, генерируемьгй в капилл рной структуре испарител 4 и диске 9, поступает в центральную паровую полость 7 и через отверстие 10 и паропровод 1 - в конденсатор 3, откуда образовавшийс конденсат по кондексатопроводу 2 вновь поступает в верхнюю часть испарител 4 и, проход через диск 8, распредел етс в каналах капилл рной структуры.При зтом диск 8 служит запирающим слоем, преп тствующим движению пара в верхнюю часть испарител ,.и одновременна выполн ет роль транспортного каналаThe invention relates to heat engineering, in particular, to heat transfer devices included in cooling systems of thermal gap devices. A known heat pipe containing an evaporator connected by pipelines, having a capillary porous nozzle inside and a condenser. Cll The disadvantage of this design is the low level of heat exchange in the evaporator zone. also a heat pipe, containing a condenser and an evaporator connected by means of steam and condensate lines, equipped with internal fins, servants of the capillary tube structure and contacting along the entire length with a capillary-porous nozzle installed in the evaporator, made in the form of a cichndra 2. The disadvantages of this pipe are low reliability due to the possibility of overcapillary structure with increasing heat flux and a warm level giving abilities. This is due to the fact that it is technologically impossible to make a capillary groove in which the 1W-hmalny radius of curvature of the meniscus of the liquid has a value less than 0.025 mm, which at large heat flux densities (more than 2 W / cm) leads to a dry capillary the grooves due to the onset of the hydrodynamic boundary of heat transfer, since the curvature of the meniscus of the ferocity creates a drop in capillary pressure 1, which leads to a loss of pressure due to friction when the fluid moves in the capillary channel. So for a capillary groove with dimensions of 0.025 x 1 mm, a length of 100 mm and at a flow velocity of 10 m / s, the value of pressure loss only by friction is 10 Pa with a capillary head created by the minimum possible position in the capillary channel in the order of 10 Pa, the evaporator with such capillary cavities is not efficient. In order for the evaporator to be considered geometric dimensions. function and density of the heat flow functioned, it is necessary to reduce the length of the capillary grooves by an order of magnitude, which leads to a decrease in its heat transfer capacity. The purpose of the invention is to increase reliability and heat transfer capacity. This goal is achieved by the fact that in a heat pipe containing a condenser and an evaporator connected by means of steam and condensate lines, equipped with internal fins, serving as a capillary structure and contacting along the entire length with a capillary-porous nozzle installed in the evaporator, made in the form of a cylinder, made of a grid and plugged at both ends with the formation of a central steam cavity by means of disks of sintered capillary-porous material with porosity less than the porosity of the grid, cont operating with a side surface of the evaporator, while the disk located on the side of the steam line has a central opening. FIG. 1 shows the proposed heat pipe; in fig. 2 is a section A-A in FIG. 1. A heat pipe comprises a condenser 3 connected by means of steam and condensate lines 1 2 and an evaporator 4, equipped with internal fins 5 serving as a capillary structure. At the same time, the fins 5 over the entire distance are in contact with cylinder 6 installed in the evaporator 4, made of mesh and plugged at both ends with the formation of a central steam cavity 7 by means of disks 8 and 9 of sintered capillary-porous material with porosity less than the mesh porosity. The disk 9, located on the side of the steam line 1, has a central opening 10. The heat pipe operates as follows. The steam generated in the capillary structure of the evaporator 4 and the disk 9 enters the central steam cavity 7 and through the opening 10 and the steam line 1 into the condenser 3, from where condensate formed through the condensate line 2 re-enters the upper part of the evaporator 4 and passes through the disk 8 is distributed in the channels of the capillary structure. The disk 8 serves as a barrier layer preventing the movement of steam in the upper part of the evaporator, and simultaneously serves as a transport channel

J J

дл подвода, конденсата к торцу продольных каналов капилл рной структуры , а диск 9, выполненный из спеченного капилл 11но-пористого материала , увеличивает капилл рный напор в испарителе, предотвра1ца пересыхание капилл рно-пористой структуры и позвол повысить величину передаваемого теплового потока.for supplying condensate to the end of the longitudinal channels of the capillary structure, and disk 9, made of sintered capillary 11 porous material, increases the capillary pressure in the evaporator, preventing the drying of the capillary-porous structure and increasing the value of the transferred heat flux.

Так, например, выполнение диска, расположенного со стороны паропровода , из спеченного металлического (титанового, алюминиевого, никелевого и др.) или керамического порошка с размерами пор, равными, например , 0,0015 мм, при наличии металлической сетки на внутреннем оребрении испарител позвол ет создать перепад капилл рного давлени не менее 510 Па и компенсировать потериSo, for example, the implementation of a disk located on the side of the steam line from sintered metal (titanium, aluminum, nickel, etc.) or ceramic powder with a pore size of, for example, 0.0015 mm, if there is a metal mesh on the internal finning of the evaporator, Do not create a capillary pressure difference of at least 510 Pa and compensate for losses

794794

давлени ) равные 101- Па, обеспечива гарантированный транспорт жидкости по каналам капилл рной структуры, что приводит к повыиению надежности и теплопередающей способности тепловой трубы при больвмх плотност х теплового потока (более 5 Вт/см) или увеличению длины зоны испарени , определ емой длиной капилл рных каналов , до 100 мм с сохранением величины передаваемого теплового потока. Покрытие же внутреннего оребрени металлической сеткой, имемцей размер пор на просвет не более 0,020 мм иpressure) equal to 101 Pa, ensuring guaranteed liquid transport through the channels of the capillary structure, which leads to an increase in the reliability and heat transfer capacity of the heat pipe at greater heat flux densities (more than 5 W / cm) or an increase in the length of the evaporation zone determined by the length of the capillaries pry channels, up to 100 mm with the preservation of the value of the transmitted heat flux. The coating of the inner ribbing with a metal mesh, with an imme- ter pore size of not more than 0.020 mm and

толщину 0,050 мм, приводит к повышению надежности вследствие уменьшени уноса жидкости паров и увеличению поверхности теплообмена, а следовательно , и к увеличению теплопередающейa thickness of 0.050 mm leads to an increase in reliability due to a decrease in liquid entrainment of vapors and an increase in the heat exchange surface, and consequently, an increase in heat transfer

способности тепловой трубы.heat pipe capabilities.

Claims

A HEAT PIPE containing a condenser and an evaporator connected by means of steam and condensate pipelines, equipped with an internal fin, which serves as a capillary structure and contacts the entire length of the capillary-porous nozzle installed in the evaporator, made in the form of a cylinder, characterized in that, with In order to increase reliability and heat transfer ability, the cylinder is made of mesh and is sealed from both ends to form a central vapor cavity by means of disks of sintered capillary-porous material with orosticity, less porosity of the mesh in contact with the side surface of the evaporator, while the disk located on the side of the steam pipe has a Central hole.

. SU „, .1134879 ί’ 1134879