SU1760296A1 - Теплопередающее устройство - Google Patents

Abstract

Использование: теплотехника, терморе- гулирующие устройства. Сущность изобретени : конденсатопровод выполнен составным и снабжен капилл рной структурой 11 лишь на участке размещени  между 4gZE32S23Z53SE322:ai2gSS - 5 5 8$ 10 ft U 11 § biii/ / I t t Ш Фиг 1 е- ен уду зоной размещени  нагревател  4 и конденсатора 3. На участке между нагревателем 16 и испарителем 2 он выполнен в виде гладко- стенной трубы 6. Нагреватель 16 заключён в кожух 17. Последний покрыт капилл рной оболочкой 18. Разделительна  втулка 15 снабжена переточными отверсти ми 20 и образует с капилл рной оболочкой 18 паровую полость 9. Эффективный капилл рный радиус капилл рной структуры 11 конденса- топровода выбран меньшим соответствующих радиусов капилл рной структуры 8 конденсатора 3, дополнительного конден- сатопровода 13 и участка конденсатопрово- да в виде гладкостенной трубы 6. 1 з. п., ф-лы, 2 ил. 2411 Ё 19 W VI О О NJ Ч) О i 18 П W 15

Description

Изобретение относитс  к теплотехнике , преимущественно к терморегулированию .

Известно теплопередающее устройство (ГПУ), содержащее испаритель и конденсатор с капилл рной структурой (КС) на внутренней поверхности, соединенные па- ропроьодом и конденсатопроводом, и уста- новленный в паропроводе клапан с внешним приводом 1.

Недостаток этого ТПУ - наличие подвижных элементов конструкции, что сни- жает-его надежность.

Наиболее близким к изобретению  вл етс  ТПУ, содержащее испаритель и конденсатор с КС на внутренней поверхности, соединенные паропроводом и конденсатопроводом , последний из которых снабжен КС и нагревателем 2.

Недостаток такого ТПУ состоит в том, что при его использвоании дл  отвода тепла от периодически нагреваемого объекта на этапе охлаждени  жидкость из кон- денсатопровода подводитс  к перегретой на предыдущем этапе нагрева поверхности испарител  под действием только капилл рных сил. Напор, создаваемый этими силами, относительно мал, что не позвол ет обеспечить большой расход жидкости и интенсивное охлаждение.

Цель изобретени  - интенсификаци  теплоотвода при периодическом отключении источника нагрева.

Дл  достижени  цели конденсатопро- вод выполнен составным и снабжен капилл рной структурой лишь на участке между зоной размещени  нагревател  и конденсатором , а на участке между зоной размещени  нагревател  и испарителем выполнен в виде гладкостенной трубы, причем первый участок в зоне соединени  с вторым участком и конденсатором снабжен поперечными перегородками с отверсти ми, одна из которых, расположенна  в зоне соединени  с конденсатором, снабжена со стороны кон- денсатопровода капилл рным покрытием, служащим капилл рным затвором, соединенным с капилл рной структурой первого участка дополнительным конденсатопроводом , а нагреватель заключен в кожух, покрытый капилл рной оболочкой, и установлен по оси конденсатопровода в контакте с капилл рным покрытием перегородки и с зазором по отношению к капилл рной структуре конденсатопровода, в котором установлена разделительна  втулка, снабженна  в зоне расположени  дополнительного конденсатопровода переточными отверсти ми и образующа  с капилл рной оболочкой кожуха нагревател  паровую полость, при этом эффективный радиус капилл рной структуры конденсатопровода выбран меньшим соответствующих радиусов капилл рной структуры конденсатора , дополнительного конденсатопровода и участка конденсатопровода в виде гладко- стенной трубы.

Конденсатор дополнительно снабжен накопителем в виде капилл рной структуры. На фиг. 1 показан схематично предлагаемый ТПУ; на фиг. 2 - циклограмма нагрева- охлаждени  объекта.

На фиг. 1:1 - периодически нагреваемый и охлаждаемый объект; 2 - испаритель; 3 - конденсатор; 4 - нагреватель о бъекта; 5 - паропровод; б - участок конденсатопровода в виде гладкостенной трубы (второй

участок); 7 и 8 - КС на стенках испарител  и конденсатора; 9 - парова  полость в первом участке конденсатопровода; 10 - перегородка , раздел юща  конденсатор и первый участок конденсатопровода; 11 КС конденсатопровода; 12 - капилл рный затвор, выполненный в виде диска из капилл рного материала (металлово- локно, сетка, спеченный порошок и т.д.), 13 - кольцевой гладкостенный дополнительный конденсатопровод; 14 - капилл рный торцовый зазор между корпусом первого участка конденсатопровода и КС 11; 15 - разделительна  втулка; 16 - нагреватель конденсатопровода; 17

кожух нагревател ; 18 - капилл рна  оболочка (КО) нагревател ; 19 - кольцевой зазор коллектора; 20 - отверстие, со- един ющее коллектор с трубчатым участком конденсатопровода; 21 - КС накопитель жидкости; 22 - отверстие, соедин ющее КС 21 с затвором 12, 23 - сквозные окна в концевой части втулки 15, через которые пар из полости 9 поступает в кольцевой конденсатопровод 13

на этапе вытеснени  жидкости из КС 11. Как видно из перечн  составных элементов ТПУ, конденсатопровод, соедин ющий конденсатор и испаритель, состоит из двух участков: первого - между перегородкой 10 и торцовой стенкой корпуса первого участка, к которой присоединена труба 6, и второго - трубы 6.

На фиг. 2 по оси ординат дана температура объекта 1, по оси абсцисс - врем .

Эффективный капилл рный радиус пор затвора 12 выбран из услови 

2 а COS в/гэф Рд,

0)

где а- коэффициент поверхностного нат жени ;

в- угол смачивани ;

Рэ - максимальное рабочее давление в полости 9,

Соотношени  между эффективными капилл рными радиусами КС 11, дополнительного конденсатопровода 13, гладкостенной трубы 6, КС 8 и КС 21 выбраны из условий

.

ТПУ работает следующим образом.

Режим охлаждени  объекта 1. Перед началом этого режима КС 7 осушена, и корпус и КС испарител  перегреты (на дес тки, а в р де случаев сотни градусов) по отношению к конденсатору. Затвор 12, дополнительный конденсатопровод 13, зазор 14 и КС 11 заполнены жидкостью. Чтобы начать охлаждение объекта 1, включают нагреватель 16 и подают на него мощность, обеспечивающую испарение жидкости из КО 18 к повышение в полости 9 давлени  до величины, превышающей капилл рное давление, которое может быть создано при эффективных капилл рных радиусах пор КС 11, но меньшей , чем капилл рное давление затвора 12, см. условие (1). Пар через окна 23 поступает в кольцевой конденсгтопровод 13 и вытесн ет жидкость сначала из него, а затем из зазора 14 и КС 11 через трубу 6 в КС 7. При испарении из КС 7 отводитс  тепло от корпуса испарител  и объекта 1. Жидкость подаетс  в испаритель принудительно под действием избыточного давлени  в полости 9. Благодар  этому объект 1 интенсивно охлаждаетс . Образующийс  при испарении пар по паропроводу 5 поступает в конденсатор и конденсируетс  на КС 8. Образующийс  конденсат собираетс  в накопителе 21. К концу режима охлаждени  объекта 1 нагреватель 16 выключают. На этом этапе труба 6 и КС 11 осушены и давлнеие в полости 9, испарителе и конденсаторе выравниваетс .

Режим нагрева объекта 1. На этом режиме включают нагреватель 4 и нагревают объект 1 до заданной температуры. Так как КС 7 осушена, то дополнительное тепло (тепло, которое приходитс  затрачивать кроме полезного тепла, необходимого дл  нагрева объема 1) отводитс  только на нагрев корпуса испарител  и КС 7. Одновременно с нагревом объекта 1 заполн ютс  жидкостью КО 18 и накопитель. Жидкость поступает из КС 21 через окна 22 и затвор 12 и КО 18 и из

затвора 12 через дополнительный конденсатопровод 13 и зазор 14 в КС 11. К концу режима нагрева КО 18 и КС 11 заполн ютс  жидкостью. Капилл рный радиус трубы 6

5 больше, чем у КС 11 и у КС 8. Поэтому в трубу 6 жидкость в режиме нагрева объекта 1 не поступает.

Технический эффект от использовани  изобретени  заключаетс  в том, что оно по10 звол ет повысить интенсивность теплоотво- да от охлаждаемого объекта, повысить термодинамическую эффективность работы ТПУ.

Claims (2)

1.Теплопередающее устройство, содержащее испаритель и конденсатор с капилл рной структурой на внутренней поверхности, соединенные паропроводом и

20 конденсатопроводом, последний из которых снабжен нагревателем и на участке между последним и конденсатором - капилл рной структурой, отличающеес  тем, что, с целью интенсификации теплоотвода

25 при периодическом отключении источника нагрева, конденсатопрозод выполнен на участке между нагревателем и испарителем в виде гладкостенной трубы,причем участок с капилл рной структурой в зонах

30 соединени  с гладкостенным участком и конденсатором снабжен поперечными перегородками с отверсти ми, одна из которых , расположенна  в зоне соединени  с конденсатором, снабжена со стороны кон35 денсаторпровода капилл рным покрытием, служащим капилл рным затвором, соединенным с капилл рной структурой участка конденсатопровода дополнительным конденсатопроводом , а нагреватель заключен в

40 кожух, покрытый капилл рной оболочкой, и установлен по оси конденсатопроаода. в котором размещена разделительна  втулка, снабженна  в зоне расположени  дополнительного конденсатопровода переточ45 ными отверсти ми и образующа  с капилл рной оболочкой кожуха нагревател  паровую полость, при этом эффективный радиус капилл рной структуры конденсатопровода выбран меньшим соответствующих

50 радиусов капилл рной структуры конденсатора , дополнительного конденсатопровода и участка конденсатопровода в виде гладко- стенной трубы.

2.Устройство поп. 1,отличающее- 55 с   тем, что конденсатор снабжен дополнительной капилл рной структурой, служащей накопителем.

ox

нг

Г

Фиг.2