SU1745138A3 - Cooling device manufacturing technique - Google Patents

Cooling device manufacturing technique Download PDF

Info

Publication number
SU1745138A3
SU1745138A3 SU884355265A SU4355265A SU1745138A3 SU 1745138 A3 SU1745138 A3 SU 1745138A3 SU 884355265 A SU884355265 A SU 884355265A SU 4355265 A SU4355265 A SU 4355265A SU 1745138 A3 SU1745138 A3 SU 1745138A3
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
channels
pipes
graphite
pipe
coefficient
Prior art date
Application number
SU884355265A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Кулон Мишель
Фарон Робер
Бессон Даниель
Original Assignee
Ле Карбон Лоррэн (Фирма)
Юраниом Пешинэ (Фирма)
Фраматом (Фирма)
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 Ле Карбон Лоррэн (Фирма), Юраниом Пешинэ (Фирма), Фраматом (Фирма) filed Critical Ле Карбон Лоррэн (Фирма)
Application granted granted Critical
Publication of SU1745138A3 publication Critical patent/SU1745138A3/en

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F21/00Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
    • F28F21/02Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of carbon, e.g. graphite
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F13/00Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F13/00Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • F28F2013/005Thermal joints
    • F28F2013/006Heat conductive materials

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Gasket Seals (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)
  • X-Ray Techniques (AREA)
  • Particle Accelerators (AREA)

Abstract

The invention relates to a device for cooling a structure subjected to an intense heat flux, which is continuous, discontinuous or pulsed, by means of fluid-circulation pipes arranged in channels made in the said structure. According to the invention, a flexible material 4 which is a good heat conductor is interposed in the compressed state between the structure 1 to be cooled and each pipe 3. The invention also relates to a method of cooling a structure subjected to an intense heat flux, which is continuous, discontinuous or pulsed, by means of fluid-circulation pipes 3 which are arranged in channels made in the said structure, according to which method each pipe 3 is surrounded beforehand with a layer of flexible material 4, after which each pipe is inserted into the channels 2 and the pipes 3 are expanded under pressure so as to compress the flexible material between the pipe 3 and the channels 2 to a level equal to at least 10 kPa. Application to the cooling of the first wall of a thermonuclear fusion reactor. <IMAGE>

Description

Изобретение относитс  к теплотехнике и может быть использовано, например, при изготовлении химических,  дерных или термо дерных реакторов, устройств сгорани , непрерывной разливки расплавленных металлов, мишеней, подвергающихс  действию рентгеновского, лазерного и других излучений.The invention relates to heat engineering and can be used, for example, in the manufacture of chemical, nuclear or thermal reactors, combustion devices, continuous casting of molten metals, targets exposed to x-ray, laser and other radiation.

При изготовлении охлаждающих устройств дл  конструкций, подвергающихс  воздействию интенсивного теплового потока непрерывного, прерывистого или импульсного типа, возникает необходимость вIn the manufacture of cooling devices for structures exposed to intense heat flux of continuous, intermittent or pulsed type, there is a need to

обеспечении теплового контакта с высоким коэффициентом теплопередачи между ее элементами, которые могут быть выполнены из материалов с различным коэффициентом теплового расширени , таких как углеродо- содержащие материалы, керамика и металлы или сплавы.ensuring thermal contact with a high heat transfer coefficient between its elements, which can be made of materials with different thermal expansion coefficients, such as carbon-containing materials, ceramics and metals or alloys.

Элементы из разнородных материалов трудно поддаютс  сборке с обеспечением хорошего теплового контакта.Elements of dissimilar materials are difficult to assemble with good thermal contact.

Из предшествующего уровн  техники известен способ изготовлени  графитового теплообменника, заключающийс  в выпол2 слFrom the prior art, a method of manufacturing a graphite heat exchanger is known, consisting of

GJ 00GJ 00

СО WITH

нении в графитовом блоке каналов, установки в них металлических труб дл  циркул ции рабочей среды и уплотнении труб путем засыпки графитового порошка в зазоры между трубами и блоком.in the graphite block channels, installing metal pipes in them to circulate the working medium and sealing the pipes by pouring graphite powder into the gaps between the pipes and the block.

Недостатком известного способа  вл етс  то, что графитовый порошок, используемый в качестве уплотнительной прокладки, не обеспечивает высокого коэффициента теплопередачи между стенками труб и каналов . Кроме того, низка надежность теплового контакта между этими стенками из-за веро тности образовани  при засыпке порошка полостей.The disadvantage of this method is that the graphite powder used as a gasket does not provide a high heat transfer coefficient between the walls of pipes and channels. In addition, the reliability of thermal contact between these walls is low due to the likelihood of cavities being formed when the powder is filled.

Цель изобретени  - повышение коэффициента теплопередачи и обеспечение надежного теплового контакта.The purpose of the invention is to increase the heat transfer coefficient and ensure reliable thermal contact.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в качестве материала теплопроводных прокладок используют гибкий углеродистый материал, прокладки размещают на наружной поверхности каждой трубы перед установкой ее в канал, а после установки труб в каналах прокладки сжимают давлением не менее 10 кПа путем расширени  соответствующих труб. При этом в качестве гибкого углеродистого материала используют расширенный графит, углеродистые или графитовые ткани или войлок с наполнителем в виде металлического порошка или без него.The goal is achieved by using flexible carbonaceous material as a material for heat-conducting gaskets, gaskets are placed on the outer surface of each pipe before installing it into the channel, and after installing the pipes in the gasket channels, they are compressed with a pressure of at least 10 kPa by expanding the corresponding pipes. At the same time, expanded graphite, carbonaceous or graphite fabrics or felt with filler in the form of metal powder or without it are used as a flexible carbonaceous material.

Выбор в качестве материала прокладок расширенного графита обусловлен следующим обсто тельством. Расширенный графит получают резким нагреванием пластинчатого графита до температуры 1000°С, что приводит к образованию расслоенного графита, плотность которого составл ет пор дка 0,002, Этот графит может быть повторно в большей или меньшей степени спрессован в блоки с плотностью 0,02-2 или прокатан в листы толщиной 0,1-2 мм с плотностью до 1. Обработанный таким образом графит имеет высокую теплопроводность в плоскости сжати  и сравнительно низкую в перпендикул рном направлении. При этом он гибок и упруг. Эти свойства позвол ют расширенному графиту обеспечить хороший тепловой контакт между детал ми из разнородных материалов даже при их сильных тепловых деформаци х.The choice of expanded graphite gaskets as a material is due to the following circumstance. Expanded graphite is produced by abrupt heating of lamellar graphite to a temperature of 1000 ° C, which leads to the formation of exfoliated graphite, the density of which is about 0.002. This graphite can be re-pressed to a greater or lesser extent into blocks with a density of 0.02-2 or rolled in sheets with a thickness of 0.1–2 mm with a density of up to 1. Graphite treated in this way has a high thermal conductivity in the plane of compression and is relatively low in the perpendicular direction. At the same time it is flexible and elastic. These properties allow expanded graphite to provide good thermal contact between parts of dissimilar materials even with their strong thermal deformations.

Коэффициенты теплопередачи очень чув- ствительны к состо нию поверхности элементов и трудно воспроизводимы, что очень неудобно. Расширенный графит, будучи размещенным между поверхност ми элементов, после сжати  обеспечивает надежный тепловой контакт при любом состо нии этих поверхностей , а введение в расширенный графит наполнителей в виде металлического порошка улучшает его теплопроводность.Heat transfer coefficients are very sensitive to the state of the surface of elements and difficult to reproduce, which is very inconvenient. Expanded graphite, being placed between the surfaces of the elements, after compression provides reliable thermal contact in any condition of these surfaces, and the introduction of fillers in the form of metal powder into the expanded graphite improves its thermal conductivity.

Преимуществом расширенного спрессованного графита  вл етс  и анизотропность его теплопроводности, обеспечивающа  распространение части теплового потока в нэправлении , перпендикул рном направлению его передачи. Таким образом, локальный тепловой максимум на внешней поверхности охлаждаемой конструкции распростран етс  на выт нутую периферийную зону трубы ох0 лаждени , что улучшает теплообмен.The advantage of expanded compacted graphite is the anisotropy of its thermal conductivity, which ensures the propagation of a portion of the heat flux in a direction that is perpendicular to the direction of its transfer. Thus, the local thermal maximum on the outer surface of the cooled structure extends to the extended peripheral zone of the cooling pipe, which improves the heat transfer.

Углеродистые или графитовые ткани и войлоки как с наполнителем в виде металлического порошка, так и без него, из-за волок- нистой структуры также обладают вCarbon or graphite fabrics and felts, both with and without metal powder filler, also have a fibrous structure due to their fibrous structure.

5 существенной степени анизотропной теплопроводностью , что делает возможным их использование в качестве прокладок.5 substantially anisotropic thermal conductivity, which makes it possible to use them as gaskets.

Результаты проведенных испытаний показали, что предпочтительное значениеThe results of the tests showed that the preferred value

0 давлени  или сжати  прокладок из расширенного графита должно быть не менее 10 кПа, что обеспечивает коэффициент тепло О0 pressure or compression of expanded graphite gaskets must be at least 10 kPa, which provides a coefficient of heat O

передачи не менее 10 Вт мtransfer at least 10 W m

КTO

-1-one

Способ реализуют следующим образом.The method is implemented as follows.

В теле охлаждаемой конструкции выполн ют каналы, на наружной поверхности каждой трубы, выполненной из материала с коэффициентом теплового расширени , отличным от коэффициента теплового расширени  материала тела конструкции, размещают прокладку из гибкого углеродистого материала , затем ввод т трубы с прокладками в каналы и подвергают их расширению, например, под действием гидравлического давлени ,In the body of the cooled structure, channels are made on the outer surface of each pipe made of a material with a thermal expansion coefficient different from the coefficient of thermal expansion of the material of the body of the structure, a pad of flexible carbonaceous material is placed, then pipes with gaskets are introduced into the channels and subjected to their expansion for example, under the action of hydraulic pressure,

так, чтобы обеспечить сжатие прокладок на уровне не менее 10 кПа.so as to ensure the compression of gaskets at a level of at least 10 kPa.

Предлагаемый способ изготовлени  охлаждающего устройства дл  конструкции, подвергающейс  действию интенсивныхThe proposed method of making a cooling device for a structure exposed to intense

тепловых потоков, обеспечивает высокий коэффициент теплопередачи между элементами конструкции и охлаждающей жидкостью .heat flux, provides a high coefficient of heat transfer between structural elements and coolant.

Claims (3)

Формула изобретени Invention Formula 1, Способ изготовлени  охлаждающего устройства дл  конструкции, подвергающейс  воздействию интенсивного теплового потока непрерывного, прерывистого или1, A method of manufacturing a cooling device for a structure exposed to an intense heat flux of continuous, intermittent or импульсного типа, путем выполнени  в теле конструкции каналов, установки в последних труб дл  циркулирующей охлаждающей жидкости, выполненных из материала с коэффициентом теплового расширени , отличным от коэффициента теплового расширени  материала тела конструкции, и размещени  между наружной поверхностью труб и внутренней поверхностью каналов теплопроводных прокладок из материала, включающего углерод, о т л и ч аю щ и и с   тем, что, с целью повышени  коэффициента теплопередачи и обеспечени  надежного теплового контакта, в качестве материала прокладок используют гибкий углеродистый материал, прокладки размещают на наружной поверхности каждой трубы перед установкой ее в канал, а после установки труб в каналах прокладки сжимают давлением не менее 10 кПа путем расширени  соответствующих труб.pulse type, by making channels in the body structure, installing last tubes for circulating coolant made of a material with a thermal expansion coefficient different from the coefficient of thermal expansion of the material of the body of the structure, and placing heat-conducting gaskets from the outer surface of the pipes and the inner surface of the channels including carbon, about tl and h ay u and so that, in order to increase the heat transfer coefficient and ensure reliable thermal contact, as e gasket material using a flexible carbonaceous material pads arranged on the outer surface of each tube before placing it into the channel, and after the pipe laying channels in compressed pressure of at least 10 kPa by expanding respective pipes. 2.Способ по п.1, отличающийс  тем, что в качестве гибкого углеродистого материала используют расширенный графит с наполнителем в виде металлического2. A method according to claim 1, characterized in that expanded graphite with a metallic filler is used as a flexible carbonaceous material. порошка или без него.powder or without it. 3.Способ по п.1,отличающийс  тем, что, в качестве гибкого углеродистого материала используют углеродистые или графитовые ткани или войлок с наполнителем в виде3. The method according to claim 1, characterized in that, as a flexible carbonaceous material, carbonaceous or graphite fabrics or felt with filler in the form of металлического порошка или без него.metal powder or without it.
SU884355265A 1987-01-23 1988-02-16 Cooling device manufacturing technique SU1745138A3 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR8701213A FR2610088B1 (en) 1987-01-23 1987-01-23 DEVICE FOR COOLING A STRUCTURE SUBJECT TO AN INTENSE THERMAL FLOW AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1745138A3 true SU1745138A3 (en) 1992-06-30

Family

ID=9347485

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU884355265A SU1745138A3 (en) 1987-01-23 1988-02-16 Cooling device manufacturing technique

Country Status (3)

Country Link
FR (1) FR2610088B1 (en)
SU (1) SU1745138A3 (en)
UA (1) UA9900A (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1736715A1 (en) * 2005-06-23 2006-12-27 Sgl Carbon Ag Vacuum tube for solar collectors with improved heat transfer
IT201800005278A1 (en) * 2018-05-11 2019-11-11 Thermal slopes.

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2065763A5 (en) * 1969-08-27 1971-08-06 Lorraine Carbone
JPS59151084A (en) * 1983-02-18 1984-08-29 株式会社日立製作所 Nuclear fusion device

Also Published As

Publication number Publication date
FR2610088B1 (en) 1989-08-04
FR2610088A1 (en) 1988-07-29
UA9900A (en) 1996-09-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4852645A (en) Thermal transfer layer
JP4652818B2 (en) Flexible graphite thermal management device
JPS621441B2 (en)
CN207581842U (en) A kind of bottom hearth of blast furnace structure
Kennedy Jr et al. Thermocracking of a mechanical face seal
KR20030065686A (en) Heat pipe and method thereof
CA2188338A1 (en) Refractory lining system for high wear area of high temperature reaction vessel
SU1745138A3 (en) Cooling device manufacturing technique
GB2377008A (en) Blast furnace cooling panel.
Mehdi et al. Nucleate pool boiling of R-123 on pored surfaces
SU589531A1 (en) Heat-exchanging device
JPS58501961A (en) Shaft furnace conical wall cooling device
US3956572A (en) Cooling means for electric arc furnaces
Kuwahara et al. Enhancement of two-phase thermosyphon for cooling high heat flux power devices
JPS60169082A (en) Method of constructing furnace wall
JP3715184B2 (en) Stave cooler and manufacturing method of double pipe used therefor
Bosch From modules to a generator: an integrated heat exchanger concept for car applications of a thermoelectric generator
GB1585155A (en) Arc-furnace lining
CN220892955U (en) Heat insulation furnace door of submerged arc furnace for industrial silicon smelting
Slaven et al. The implementation of Ultralife™ copper casting technology in the EAF
CN217127356U (en) Water-cooled wall for coal gasification furnace
JP2002146418A (en) Stave cooler
Falter et al. Comparison between actively cooled divertor dump plates with beryllium and CFC armour
CA2323764A1 (en) Refractory lining system for high wear area of high temperature reaction vessel
JPS5416762A (en) Assembling method for heat exchanger