SU1149228A1 - Device for periodic heating and cooling of object - Google Patents

Device for periodic heating and cooling of object Download PDF

Info

Publication number
SU1149228A1
SU1149228A1 SU823511271A SU3511271A SU1149228A1 SU 1149228 A1 SU1149228 A1 SU 1149228A1 SU 823511271 A SU823511271 A SU 823511271A SU 3511271 A SU3511271 A SU 3511271A SU 1149228 A1 SU1149228 A1 SU 1149228A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
chamber
heater
cooler
capillary
heat
Prior art date
Application number
SU823511271A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Илья Моисеевич Блинчевский
Original Assignee
Предприятие П/Я Г-4090
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Предприятие П/Я Г-4090 filed Critical Предприятие П/Я Г-4090
Priority to SU823511271A priority Critical patent/SU1149228A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1149228A1 publication Critical patent/SU1149228A1/en

Links

Landscapes

  • Testing Of Individual Semiconductor Devices (AREA)

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРИОДИЧЕСКОГО НАГРЕВА И ОХЛАВДЕНИЯ ОБЪЕКТА, содержащее нагреватель, охладитель и переключатель, отличающеес  тем, что, с целью расширени  области его применени , переключатель выполнен в виде трех заполненньк легкокип щим теплоносителем герметичных камер, перва  из которых контактирует с нагревателем втора  - с охладителем, треть  соединительна  контактирует с объектом и с первой и второй камерами, а в каждой контактирующей с нагревателем и охладителем герметичной камере ньшолнены два разделенных гладкостенным промежутком участка капилл рной структуры, один из которых расположен на поверхности, примыкающей к третьей камере, а другой - на поверхности, примыкающей к нагревателю дл  первой камеры, и на поверхности, примыкающей к охладителю дл  второй камеры, причем в первой и второй герметичных камерах установлены термочувствительные пластины, один конец термочувствительной пластины закреплен неподвижно относительно камеры, а другой установлен с образованием капилл рного канала, соедин ющего два участка капилл рной структуры камеры , причем в процессе срабатывани  термочувствительных пластин перемещени  их свободных концов проти воположны.A DEVICE FOR PERIODIC HEATING AND COOLING OF AN OBJECT, containing a heater, a cooler and a switch, characterized in that, in order to expand its area of application, the switch is made in the form of a three-filled light-boiling heat carrier of sealed chambers, the first of which is in contact with the heater of the second, with the cooler, one third of the connective is in contact with the object and with the first and second chambers, and in each sealed chamber in contact with the heater and cooler there are two separated smooth walls the gap of the capillary structure, one of which is located on the surface adjacent to the third chamber, and the other on the surface adjacent to the heater for the first chamber and on the surface adjacent to the cooler for the second chamber, and in the first and second sealed chambers heat-sensitive plates, one end of the heat-sensitive plate is fixed stationary relative to the chamber, and the other is mounted to form a capillary channel connecting two portions of the capillary structure of the chamber, moreover, in the process of the operation of the thermosensitive plates, the movement of their free ends is opposite.

Description

Изобретение относитс  к теплотехнике , а именно к регулированию температуры объекта, и может быть использовано, например, при испытани х приборк в и агрегатов на термоциклирование . Известно реверсивное устройство охлаждени -нагрева, содержащее силовой трансформатор, к средней точке вторичной обмотки которого.при-|g соединен отрицательный вывод полупроводниковой термобатареи, двухполупериодный вьшр митель и двухкомпозиционный переключатель режимов , присоединенный к положительном выводу термобатарей, неподвижные контакты переключател  режимов присоединены соответственно к плюсовой шине выпр мител  и дополнительному выводу вторичной обмотки силового трансформатора 1. Недостатком этого устройства  вл етс  сложность электрической схемы Наиболее близким к изобретению  вл етс  устройство дл  периодического нагрева и охлаждени  объекта, содержащее нагреватель, охладитель и переключатель. Устройство предназначено дл  периодического нагрева и охлажде ни  адсорбента водорода в тепловом компрессоре и одержит размещенные внутри цилиндрического корпуса змеевиковьй охладитель, через который прокачиваетс  охлаждающа  вода, и спиральньй электронагре ватель. Переключение от нагрева к охлаждению обеспечиваетс  путем включени  электронагревател  и открывани  клапана на прокачку воды через змеевик 2j. Недостаток известного устройства - ограниченна  область применени , обусловленна  необходимостью использовать дл  нагрева электроэнергию . Кроме того, переключатель известного устройства конструктивно сложен, так как должен состо ть из трех устройств: устройства включени -выключени  электронагревател , устройства открывани -закрывани  клапана и устройства синхронизации . Целью изобретени   вл етс  расширение области применени  устройства дл  периодического нагрева и охлаждени  объекта. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройстве дл  периодического нагрева и охлаждени  объек8 содержащее нагреватель, охладита тель и переключатель, последний выполнен в виде трех заполненных легкокип щим теплоносителем герметичных камер, перва  из которых контактирует с нагревателем, втора  - с охладителем, треть  соединительна  контактирует с объектом и с первой и второй камерами, а в каждой контактирующей с нагревателем и охладителем герметичной камере выполнен два разделенных гладкостенным промежутком участка капилл рной структуры, один из которых расположен на поверхности, примыкающей к третьей камере, а другой на поверхности, примыкающей к нагревателю дл  первой камеры, и на поверхности , приь« 1кающей к охладителю дл  второй камеры, причем в первой и второй герметичных камерах установлены термочувствительные, пластины , один конец термочувствительной пластины закреплен неподвижно относительно камеры, а другой установлен с образованием капилл рного канала , соедин ющего два участка капилл рной структуры камеры, причем в процессе срабатывани  термочувствительных пластин перемещени  их свободных концов противоположны. На чертеже изображено данное устройство. Устройство дл  периодического нагрева и охлаждени  объекта содержит объект 1, три герметичные камеры 2-4,заполненные теплоносителем, наход щимс  в диапазоне рабочих температур камеры в двух фазах: жидкой и парообразной. Выбор теплоносител  зависит от температуры. Например , в качестве теплоносител , дл  объектаj работающего в диапазоне температур от -50 до , может быть использован аммиак. Камера 3 находитс  в тепловом контакте с нагревателем 5, камера 4 - в тепловом контакте с охладителем 6, а камера 2 - в тепловом контакте с объектом t и камерами 3 и 4. Внутренние поверхности камеры 3 содержат участки капилл рной структуры 7 и 8, разделенные гладкостенным участком 9, В камере 4 имеютс  аналогичные участки капилл рной структуры 10 и И и гладкостенный раздеительный участок 12, термочувствительные пластины 13 и 14 выполнены, например, в виде плоских пластин 31149 из материала с пам тью формы. Объемы капилл рных каналов участков капилл рных структур 7 и 8 равны между собой, причем объем капилл рных каналов каждого из участков равен (1,02-1,1) от объема жидкой фазы теплоносител  при максимальной рабочей температуре камеры 3. Аналогично выбраны объемы участков капилл рных стр-уктур 10 и 11 в камере 4. Ширина глакостенных участков 9 и 12 выбраны такой, что когда свободный конец термочувствительной пластины отходит от капилл рной структуры (на чертеже это соответствует положению термочувствительной пластины в камере 4) , гидравлическа  св зь между двум  участками капилл рной структуры прерываетс . Пластины 13 и 14 установлены с таким зазором относительно боковых камер 3 и 4, что пар от поверхности капилл рных структур .8 и 10 может свободно перетекать через эти зазоры к поверхност м соответственно 7 и 1 Гидравлически соединенные между собой участки капилл рной структуры 15 и 16 в камере 2 служат дл  распре делени  конденсата по поверхност м камеры, через которые подводитс  и отводитс  тепло, и повышени  коэффициентов теплоотдачи. Термическое сопротивление боковых стенок 17 и 18 камер 3 и 4 выбрано достаточно большим , так что теплопереносом между камерой 2, нагревателем и охладителем через боковые стенки камер 3 и 4, по сравнению с теплопереносом, который может осуществл тьс  в этих камерах за счет испарительно-конденсационного цикла, можно пренебречь. Стрелки на чертеже показывают направ ление перемещени  свободных концов элементов 13 и 14 при нагреве (эти элементы показаны в крайних положени х , которые они занимают в исходном состо нии, когда все три камеры и объект имеют одинаковую температуру ,- близкую к температуре охладител ) . Один из концов каждого из термочувствительных элементов закреплен неподвижно, а второй может перемещатьс . В одном из крайних положений (положение, которое занимает термочувствительный элемент в камере 3) свободный конец образует в зоне гладкостенного промежутка (9 на чертеже) капилл рный канал, соедин ющий два участка капилл рной труктуры, в исходном состо нии идкий теплоноситель заполн ет учасок капилл рной структуры 11, а на частке 10 жидкого теплоносител  нет. Устройство работает следующим образом. При подводе тепла к камере 3 от нагревател  5 жидкий теплоноситель , насыщающий капилл рную структуру 8, испар етс  и его пар, проход  через камеру 3, конденсируетс  на поверхности капилл рной структуры 7. Тепло конденсации через стенку камеры 2 передаетс  теплоносителю, насыщающему капилл рную структуру 15. Этот теплоноситель испар етс  и его пар, конденсиру сь на внетренней поверхности .стенок камеры 2, нагревает ее, а проход щее через стенки камеры 2 тепло нагревает объект 1 и термочувствительную пластину 14. Перенос тепла через камеру 4 к охладителю 6 на этом этапе пренебрежимо мал из-за высокого термического сопротивлени  боковых стенок камеры 4. Проход щий через камеру 3 пар на- , гревает термочувствительную пластину 13. Нагрева сь, пластина 13 перемещаетс  в Направлении, показанном стрелкой. В результате гидравлическа  св зь между участками капилл рной структуры 7 и 8 прерываетс . Перенос тепла -через камеру 3 посредством испарительно-конденсационного процесса еще некоторое врем  продолжаетс  за счет жидкого теплоносител , оставшегос  в участке 8. После того, как этот остаток теплоносител  испаритс , перенос тепла от нагревател  через камеру 3 практически прекращаетс ,   этап нагрева объекта 1 заканчиваетс . К этому моменту термочувствительна  пластина 14 прогреваетс  настолько, что перемеща сь в направлении, показанном стрелкой, замыкает участки капилл рных структур 10 и t1, образу  капилл рный канал в зоне разделительного участка- 12. Через этот капилл рный канал конденсат из участка капилл рной структуры 11 поступает в участок 10. Благодар  этому начинаетс  интенсивный перенос тепла через камеру 4 посредством испарнтельно-конденсационного цикла, что позвол ет осуществить этап охлаждени  объекта 1. На этом этапе тепло от стенок каме .5114 ры 2 и от объекта 1 переноситс  чере камеру 4 к охладителю. Термочувствительные пластины 13 м 14 охлаждаютс  за счет переноса тепла через стенки, отдел ющие камеру 2 от камер 3 и 4. После этого, как температура этих элементов снизитс , они вновь переход т в положение, показан ное на чертеже. При этом теплоноситель перетекает из участка капилл рной структуры 7 в участок 10 через капилл рный канал, образованный концом пластины 13 в зоне гладкостенного промежутка 9, под действием капилл рных сил. Дл  этого эффективные капилл рные радиусы участка 7 и капилл рного канала в зоне промежутка 9 меньше эффективных капилл рных радиусов участка 8. Аналогично, эффективные капилл рные радиусы участка 10 и капилл рного канала в зоне промежутка 12 меньше, чем эффективные капилл рные радиусы участка 11. По мере заполнени  жидким теплоносителем участка 8 вновь начинаетс  этап нагрева объекта и т.д. Технический эффект от использо- вани  изобретени  заключаетс  в том, что оно позвол ет создать простое по конструкции устройство, рабочее в автоматическом режиме и позвол ющее использовать различные типы нагревателей и охладителей.The invention relates to heat engineering, in particular, to the regulation of the temperature of an object, and can be used, for example, in testing instruments and thermocycling units. A reverse cooling-heating device is known, which contains a power transformer, to the middle point of the secondary winding of which a negative terminal of the semiconductor thermopile is connected to | g, a full-wave counter and a two-component mode switch connected to the positive terminal of the thermopile, fixed contacts of the mode switch are connected to the positive terminal bus rectifier and additional output of the secondary winding of the power transformer 1. The disadvantage of this device is the complexity of the circuitry closest to the invention is an apparatus for periodic heating and cooling an object, comprising: a heater, a cooler and a switch. The device is designed to periodically heat and cool the hydrogen adsorbent in a heat compressor and hold a coil cooler placed inside the cylindrical body through which cooling water is pumped and a coil heater. Switching from heating to cooling is provided by turning on the electric heater and opening the valve to pump water through the coil 2j. A disadvantage of the known device is the limited scope due to the need to use electricity for heating. In addition, the switch of the known device is structurally complex, since it must consist of three devices: an electric heater on-off device, a valve opening-closing device and a synchronization device. The aim of the invention is to expand the field of application of the device for periodic heating and cooling of an object. The goal is achieved by the fact that in the device for periodically heating and cooling the object containing a heater, a cooler and a switch, the latter is made in the form of three sealed chambers filled with a light boiling coolant, the first of which is in contact with the heater, the second is in contact with the object and with the first and second chambers, and in each sealed chamber in contact with the heater and cooler, two capillary sections separated by a smooth-wall gap are made structure, one of which is located on the surface adjacent to the third chamber, and the other on the surface adjacent to the heater for the first chamber, and on the surface, which is cooled to the cooler for the second chamber, and the first and second sealed chambers are heat-sensitive, the plate, one end of the temperature-sensitive plate is fixed stationary relative to the chamber, and the other is installed to form a capillary channel connecting the two portions of the capillary structure of the chamber, and in the process of mochuvstvitelnyh plates moving their free ends are opposite. The drawing shows this device. A device for periodically heating and cooling an object contains object 1, three hermetic chambers 2-4, filled with coolant, which are in the range of operating temperatures of the chamber in two phases: liquid and vapor. The choice of coolant depends on the temperature. For example, ammonia can be used as a heat carrier for an object j operating in the temperature range from -50 to. Chamber 3 is in thermal contact with heater 5, chamber 4 is in thermal contact with cooler 6, and chamber 2 is in thermal contact with object t and chambers 3 and 4. Internal surfaces of chamber 3 contain portions of the capillary structure 7 and 8, separated The smooth wall section 9, In the chamber 4 there are similar portions of the capillary structure 10 and I and the smooth wall separating section 12, the heat sensitive plates 13 and 14 are made, for example, in the form of flat plates 31149 of a material with a shape memory. The volumes of the capillary channels of the sections of the capillary structures 7 and 8 are equal to each other, with the volume of the capillary channels of each of the sections equal to (1.02-1.1) of the volume of the liquid phase of the heat carrier at the maximum operating temperature of chamber 3. Similarly, the volumes of the capillary sections are selected pp. 10 and 11 in chamber 4. The width of the glazed sections 9 and 12 is chosen such that when the free end of the heat-sensitive plate moves away from the capillary structure (in the drawing, this corresponds to the position of the heat-sensitive plate in the chamber 4), between the two portions of the capillary structure is interrupted. Plates 13 and 14 are installed with such a gap relative to the side chambers 3 and 4 that the vapor from the surface of the capillary structures .8 and 10 can freely flow through these gaps to the surfaces 7 and 1, respectively. Hydraulically interconnected portions of the capillary structure 15 and 16 in chamber 2, they are used to distribute condensate over the surfaces of the chamber through which heat is supplied and removed and to increase heat transfer coefficients. The thermal resistance of the side walls 17 and 18 of chambers 3 and 4 is chosen sufficiently large, so that heat transfer between chamber 2, heater and cooler through the side walls of chambers 3 and 4, as compared to heat transfer, which can be carried out in these chambers due to evaporation-condensation cycle can be neglected. The arrows in the drawing show the direction of movement of the free ends of elements 13 and 14 during heating (these elements are shown in the extreme positions that they occupy in the initial state when all three chambers and the object have the same temperature — close to the cooler temperature). One of the ends of each of the temperature-sensitive elements is fixed, and the second can move. In one of the extreme positions (the position that the temperature-sensitive element occupies in chamber 3) the free end forms in the zone of a smooth-walled gap (9 in the drawing) a capillary channel connecting the two portions of the capillary structure, in the initial state the coolant fills the portion of the capillary There is no structure 11, and in section 10 there is no liquid coolant. The device works as follows. When heat is supplied to chamber 3 from heater 5, the heat transfer fluid saturates the capillary structure 8, its vapor evaporates, the passage through chamber 3 condenses on the surface of the capillary structure 7. The heat of condensation is transferred through the wall of chamber 2 to the heat carrier saturating the capillary structure 15. This coolant evaporates and its vapor condenses on the internal surface of the wall of chamber 2, heats it, and the heat passing through the walls of chamber 2 heats the object 1 and the heat-sensitive plate 14. Heat transfer through chamber 4 to at this stage, cooler 6 is negligible because of the high thermal resistance of the side walls of chamber 4. 3 pairs passing through the chamber heat the temperature-sensitive plate 13. When heated, the plate 13 moves in the Direction indicated by the arrow. As a result, the fluid communication between the portions of the capillary structure 7 and 8 is interrupted. Heat transfer — through chamber 3 through the evaporation-condensation process — continues for some time due to the heat transfer fluid remaining in section 8. After this heat carrier residue evaporates, heat transfer from the heater through chamber 3 is practically stopped, the heating phase of the object 1 ends. At this point, the heat-sensitive plate 14 is heated to such an extent that, moving in the direction shown by the arrow, closes portions of the capillary structures 10 and t1, forming a capillary channel in the zone of the separating section 12. Through this capillary channel, condensate from the section of the capillary structure 11 enters section 10. Due to this, intensive heat transfer begins through chamber 4 by means of an evaporation-condensation cycle, which allows for the stage of cooling the object 1. At this stage, the heat from the walls of the chamber .5114 ry 2 is transferred from object 1 alternation chamber 4 to the cooler. The temperature-sensitive plates 13 m 14 are cooled due to the heat transfer through the walls separating chamber 2 from chambers 3 and 4. After that, as the temperature of these elements decreases, they again move to the position shown in the drawing. In this case, the coolant flows from the section of the capillary structure 7 to section 10 through the capillary channel formed by the end of the plate 13 in the zone of the smooth-wall gap 9, under the action of capillary forces. For this, the effective capillary radii of section 7 and the capillary channel in the area of gap 9 are less than the effective capillary radii of section 8. Similarly, the effective capillary radii of section 10 and the capillary channel in the area of gap 12 are less than the effective capillary radii of section 11. As the liquid heat carrier fills the area 8, the heating of the object begins again, and so on. The technical effect of the use of the invention is that it allows to create a device with simple design, operating in automatic mode and allowing the use of various types of heaters and coolers.

f -/ /.(/. . уу II 1 1 Irl Г il 1 Il т ГП (х/Х.Ч Y. .., Я / I I 1 f jf Г|.|Д . f - / /. (... yy II 1 1 Irl Г il 1 Il t ГП (х / Х.Ч Y. .., Я / I I 1 f jf Г |. | Д.

Claims (1)

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРИОДИЧЕСКОГО НАГРЕВА И ОХЛАЖДЕНИЯ ОБЪЕКТА, содержащее нагреватель, охладитель и переключатель, отличающееся тем, что, с целью расширения области его применения, переключатель выполнен в виде трех заполненных легкокипящим теплоносителем герметичных камер, первая из которых контактирует с нагревателем, вторая - с охладителем, третья соединительная контактирует с объек- том и с первой и второй камерами, а в каждой контактирующей с нагревателем и охладителем герметичной камере выполнены два разделенных гладкостенным промежутком участка капиллярной структуры, один из которых расположен на поверхности, примыкающей к третьей камере, а другой - на поверхности, примыкающей к нагревателю для первой камеры, и на поверхности, примыкающей к охладителю для второй камеры, причем в первой и второй герметичных камерах установлены термочувствительные пластины, один конец термочувствительной пластины закреплен неподвижно относительно камеры, а другой установлен с образованием капиллярного канала, соединяющего два участка капиллярной структуры камеры, причем в процессе срабатывания термочувствительных пластин перемещения их свободных концов противоположны.DEVICE FOR PERIODIC HEATING AND COOLING OF THE OBJECT, containing a heater, cooler and switch, characterized in that, in order to expand its scope, the switch is made in the form of three sealed chambers filled with a low-boiling coolant, the first of which contacts the heater, the second - with the cooler, the third connecting contact with the object and with the first and second chambers, and in each sealed chamber in contact with the heater and cooler, two separated by smooth-walled industrial a terrible part of the capillary structure, one of which is located on the surface adjacent to the third chamber, and the other on the surface adjacent to the heater for the first chamber, and on the surface adjacent to the cooler for the second chamber, and in the first and second pressurized chambers plate, one end of the heat-sensitive plate is fixed motionless relative to the chamber, and the other is installed with the formation of a capillary channel connecting two sections of the capillary structure of the chamber, and in the process When the temperature-sensitive plates are triggered, the displacements of their free ends are opposite. >> 1 11492281 1149228
SU823511271A 1982-11-15 1982-11-15 Device for periodic heating and cooling of object SU1149228A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU823511271A SU1149228A1 (en) 1982-11-15 1982-11-15 Device for periodic heating and cooling of object

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU823511271A SU1149228A1 (en) 1982-11-15 1982-11-15 Device for periodic heating and cooling of object

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1149228A1 true SU1149228A1 (en) 1985-04-07

Family

ID=21035617

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU823511271A SU1149228A1 (en) 1982-11-15 1982-11-15 Device for periodic heating and cooling of object

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1149228A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Авторское свидетельство СССР № 258660, кл. Н 01 L 35/02, 1967. 2. Proceeding of the 4 Jnternational. Criogenic Engineering Conference Eindroven, 24-26 ма , 1972, с. 122-125 (прототип), *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5282364A (en) Device in the thermoelectric heaters/coolers
US3502138A (en) Means for regulating thermal energy transfer through a heat pipe
US5881801A (en) Thermally driven liquid pressure generating apparatus
EP0111673B1 (en) Control apparatus for heat exchanger
SU1149228A1 (en) Device for periodic heating and cooling of object
US7431891B2 (en) Device for controlling the temperature of chemical microreactors
SU1764094A1 (en) Device for fluids heating or cooling
Bologa et al. Electrohydrodynamic heat pipes
SE7906744L (en) VERMEVEXLARELEMENT
KR100870985B1 (en) A heat pipe and heat exchange system using above the heat pipe
RU2275764C1 (en) Thermal pipe with forced liquid circulation and thermal pipe for cooling notebooks
KR200240139Y1 (en) thermoelectric use of heating and cooling with realization unit
SU1677460A1 (en) Thermochamber for microelectronic instruments testing
RU2024814C1 (en) Apparatus for thermostatic control of objects
SU1372176A1 (en) Temperature-sensitive diode
GB1477191A (en) Transport of heat between two elements of different temperature
SU1044906A1 (en) Ferroelectric refrigerating plant
SU1672594A1 (en) Radioelectronic unit
SU463841A1 (en) Thermoelectric refrigerator
KR20020080103A (en) thermoelectric use of heating and cooling with realization unit
SU1257625A1 (en) Thermostatting device
SU1097870A1 (en) Thermoelectric cooler
SU1366846A1 (en) Heat-exchanger
SU1370522A1 (en) Installation for testing specimens for thermal resistance
SU826070A1 (en) Positive-displacement pump with heat drive