SU1508085A1

SU1508085A1 - Регулируема теплова труба

Info

Publication number: SU1508085A1
Application number: SU874322350A
Authority: SU
Inventors: Виктор Владимирович Шалай; Александр Николаевич Булко; Игорь Николаевич Осипов; Геннадий Геннадьевич Блук; Людмила Геннадьевна Чиркова
Original assignee: Омский политехнический институт
Priority date: 1987-11-02
Filing date: 1987-11-02
Publication date: 1989-09-15

Abstract

Изобретение относитс к области теплотехники и позвол ет осуществить регулирование процесса теплопереноса путем изменени расхода теплоносител . Конденсатопровод регулируемой тепловой трубы заполнен капилл рной структурой из материала, обладающего фазовым переходом металл-полупроводник в рабочем диапазоне температур, и снабжен регулирующим устройством 6, которое в зависимости от температуры в испарителе 1 или конденсаторе 3 вызывает фазовый переход материала капилл рной структуры, который сопровождаетс изменением пористости последней. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Description

сд

о

00

о

00

ел

Изобретение относитс к теплотехнике и может быть использовано дл регулировани процесса теплопереноса путем изменени расхода теплоносител .

Цель изобретени - расширение диапа- зона регулировани .

На фиг. 1 представлена теплова труба; общий вид; на фиг. 2 - часть конден- сатопровода с регулирующим устройством в виде индуктора; на фиг. 3 - часть конденсатопроБОда с регулирующим устройством в виде разнопол рных электродов, на фиг. 4 - сечение А-А на фиг. 3; на фиг. 5 - часть конденсатопровода с регулирующим устройством в виде нагревател .

Регулируема теплова труба содержит испаритель 1 и конденсатор 2, соединенные между собой паро- и конденсато- проводами 3 и 4. Последний заполнен капилл рной структурой 5, выполненной из материала, обладающего фазовым переходом металл-полупроводник в рабочем диапазоне температур, например, из оксидов ванади и снабжен по периметру регулирующим устройством 6, измен ющим пористость этой структуры 5. При этом регулирующее устройство 6 имеет подвижный контакт 7, соединенный через блок 8 управлени с датчиком 9 температуры, установленным на конденсаторе 10. Причем регулирующее устройство 6 может быть выполнено в виде индуктора 11 (фиг. 2) или установленных между собой с зазором 12 разнопол рных электродов 13 (фиг. 3), один из которых выполнен составным из отдельных частей с автономными выводами 14. В этом случае в конденсатопроводе 4 между его стенкой и капилл рной структурой 5 установлена фторопластова прокладка 15, имеюща на части длины кольцевую проточку 16 под регулирующее устройство. Кроме того, регулирующее устройство 6 может быть выполнено в виде нагревател 17 (фиг. 5).

Регулируема теплова труба работает следующим образом.

Теплоноситель под действием подводимой тепловой нагрузки испар етс в испарителе 1 и в виде пара по паропроводу 3 поступает в конденсатор 2, где конденсируетс , отдава свое тепло. Образовав- щийс конденсат под действием капилл рных сил возвращаетс по капилл рной структуре 5 в испаритель 1. При этом если температура в объекте регулировани (испарителе и конденсаторе) не пре- выщает допустимую, то подвижный контакт 8 регулирующего устройства б находитс в крайнем левом положении. В случае, если температура регулировани повышаетс вы- ще допустимой, сигнал от датчика температуры , помещенного на его поверхности, поступает в элемент сравнени блока 9

5

0 5

5

0

5

0

5

0

управлени , и выработанный в нем сигнал рассогласовани после усилени и подачи на исполнительный элемент, вызывает перемещение подвижного контакта 8.

Подвижный контакт, перемеща сь, вызывает расширение зоны воздействи электростатического , электромагнитного или теплового пол на капилл рную структуру 5 от нулевого до определенного значени , соответствующего величине сигнала рассогласовани . При этом температура фазового перехода материала капилл рной структуры понижаетс на 3-5°С, что вызывает фазовый переход металл-полупроводник, а при воздействии теплового пол , температура капилл рной структуры увеличиваетс на 3-5°С по сравнению с температурой фазового перехода, что также вызывает фазовый переход, который сопровождаетс объемным расщирением материала на 0,6-10%. Поскольку увеличение объема капилл рной структуры 5 при рас- щирении не происходит в св зи с жесткостью конструкции тепловой трубы, то происходит перекрытие пор внутри капилл рной структуры 5. Перекрытие пор будет полным или частичным в зависимости от первоначальной пористости материала. При этом гидравлическое сопротивление капилл рной структуры возрастает, вызыва уменьшение количества теплоносител , поступающего в испаритель 1, тем самым и количества образовавшегос в испарителе 1 пара.

Уменьшение количества пара приводит к снижению тепловыделени на поверхности конденсатора 3, что вызывает снижение его температуры, а следовательно, и величины сигнала рассогласовани . При этом подвижный контакт 8 возвращаетс к крайнему левому положению. Процесс продолжаетс до тех пор, пока температура объекта регулировани не становитс равной допустимой. Величина температурного смещени 3-5°С определ етс свойствами материала капилл рной структуры 5.

Теплопровод ща способность в тепловой трубе измен етс пропорционально количеству перекрытых пор. Воздействовать электрическими и тепловыми пол ми можно на узком участке капилл рной структуры или по всей ее длине. Этот и такие факторы , как изменение параметров полей и подбор пористости материала капилл рной структуры делают возможным получение необходимых характеристик как по плавности , так и по скорости регулировани теплопереноса в тепловой трубе.

Примеры. Регулирование теплового потока в криогенной тепловой трубе с теплоносителем фреон 21, капилл рной структурой , выполненной из порощкового материала У2Оз со скачком электропроводности в 10 раз, начальной пористостью 25%, толщиной структуры 3 мм.

Варианты. Регулирование тепловым полем . При включении нагревател с регулируемой мощностью О-200 Вт в зависимости от величин подаваемого напр жени измен етс врем нагрева капилл рной структуры, а соответственно, и врем перекрыти пор. Плавное перекрытие пор ка-- пилл рной структуры достигаетс по мере нагрева. При достижении пористым материалом температуры К, капил- л рна структура дл прохода теплоносител перекрываетс полностью. При этом за счет расширени материала пористость уменьшаетс до 12%. Данный вариант позвол ет осуществить плавное регулирование, но не позвол ет мгновенно перекрывать пористую структуру, так как скорость распространени температурной волны в материале структуры конечна и невелика.

Регулирование электростатическим полем . При наведении электростатического пол напр женностью кВ/см, происход т мгновенна сдвижка температуры фазового перехода материала и перекрытие пор. Это ведет к скачкообразному изменению гидравлического сопротивлени , а при достижении пористости в 11 -12% - к полному перекрытию капилл рной структуры . Измен напр женность электростатического пол Е, можно добитьс линейного изменени гидравлического сопротивлени от напр женности и практически мгновенно во времени.

Линейности изменени гидравлического сопротивлени от напр женности Е добиваютс за счет линейного изменени напр женности электростатического пол по толщине капилл рной структуры, что по част м (послойно) переводит материал струк- туры из фазы полупроводник в фазу металл, а следовательно по част м измен ет объем частиц структуры и величину пористости.

Регулирование магнитным полем. При регулировании теплового потока магнитным

полем процессы, происход щие в материале капилл рной структуры, аналогичны процессам , происход щим при регулировании электростатическим полем.

Таким образом, изобретение позвол ет осуществл ть регулирование теплопереноса в тепловой трубе воздействием на капилл рную структуру, установленную в кон- денсатопроводе различных полей, не накладыва ограничений на выбор теплоносител .

Claims

1.Регулируема теплова труба, содержаща испаритель и конденсатор, соединенные между собой паро- и конденса- топроводами, последний из которых заполнен капилл рной структурой и снабжен по периметру регулирующим устройством, измен ющим пористость этой структуры, отличающа с тем, что, с целью расширени диапазона регулировани , капилл рна структура выполнена из материала, обладающего фазовым переходом металл - полупроводник в рабочем диапазоне температур , а регулирующее устройство имеет подвижный контакт, соединенный через блок управлени с датчиком температуры, установленным на конденсаторе или испарителе.

2.Труба по п. 1, отличающа с тем, что между стенкой конденсатопровода и капилл рной структурой дополнительно расположена фторопластова прокладка, имеюща на части длины кольцевую проточку под регулирующее устройство, выполненное в виде индуктора или установленных между собой с зазорами разнопол рных электродов , один из которых выполнен составным , из отдельных частей с автономными выводами.

3.Труба по п. 1, отличающа с тем, что регулирующее устройство выполнено в виде нагревател .

и

сриг.2

.8

15

Q

Фаз.З

V A;QXX).

Составитель с. Бугорска

Редактор И. КасардаТехред И. ВересКорректорЭ. Лончакова

Заказ 5530/44Тираж 570Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретени м и открыти м при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушска наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат «Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Фиг.14

Фаг. 5