SU914926A1

SU914926A1 - Heat pipe

Info

Publication number: SU914926A1
Application number: SU802962179A
Authority: SU
Inventors: Spartak N Skorynin; Vladislav N Nikolaev
Original assignee: Spartak N Skorynin; Vladislav N Nikolaev
Priority date: 1980-07-25
Filing date: 1980-07-25
Publication date: 1982-03-23

Description

Изобретение относится к теплотехнике, а именно к теплообменным устройствам, применяемым в энергетике, холодильной технике, а также для охлаждения и термостабилизации электро- и радиоаппаратуры.The invention relates to heat engineering, namely to heat exchange devices used in power engineering, refrigeration equipment, as well as for cooling and thermal stabilization of electrical and radio equipment.

Известна тепловая труба, содержащая соединенные при помощи паропровода и конденсатопровода конденсатор и испаритель, который имеет пропитанный теплоносителем капиллярно-пористый наполнитель с осевым каналом, периферийные паровые каналы, соединенные с паропроводом через кольцевой коллектор и торцевую полость [1].A heat pipe is known that contains a condenser and an evaporator connected by means of a steam line and a condensate line, which has a capillary-porous filler impregnated with a coolant with an axial channel, peripheral steam channels connected to the steam line through an annular manifold and an end cavity [1].

Недостатком известной тепловой трубы является низкая надежность и небольшой ресурс работы.A disadvantage of the known heat pipe is low reliability and a small resource of work.

Цель изобретения — повышение надежности и увеличение ресурса работы трубы.The purpose of the invention is to increase the reliability and increase the service life of the pipe.

Поставленная цель достигается тем, что труба дополнительно содержит газосборник в виде герметичного резервуара, примыкающего к испарителю со стороны торцовой полости, имеющей форму полусферы, и отделенного от нее газопроницаемой перегородкой, причем газосборник снабжен штуцером с вакуумным торцем, а конденсатопровод частично введен в торцовую полость испари2This goal is achieved by the fact that the pipe additionally contains a gas collector in the form of a sealed tank adjacent to the evaporator from the end cavity, having the form of a hemisphere, and an evaporator separated from it by a gas permeable partition, and the gas collector is equipped with a vacuum end fitting, and the condensate pipe is partially inserted into the end cavity

теля и имеет перфорацию по длине последнего.body and has a perforation along the length of the latter.

На фиг. 1 изображена предлагаемая тепловая труба; на фиг. 2 — сечение А—А на фиг. 1.FIG. 1 shows the proposed heat pipe; in fig. 2 - section A — A in FIG. one.

5five

Тепловая труба содержит соединенные при помощи паропровода 1 и конденсатопровода 2 конденсатор 3 и испаритель 4, который имеет пропитанный теплоносителемThe heat pipe contains connected by means of the steam line 1 and condensate line 2 condenser 3 and evaporator 4, which has a coolant-soaked

5 капиллярно-пористый наполнитель '6 с ¹⁰ осевым каналом 7, периферийные паровые5 capillary-porous filler '6 with ¹⁰ axial channel 7, peripheral steam

каналы 8, соединенные с паропроводом 1 через кольцевой коллектор 9, и торцовую полость 10, газосборник 11 в виде герметичного резервуара, примыкающего к испари15 телю 4 со стороны торцовой полости 10, имеющей форму полусферы, и отделенного от нее газопроницаемой перегородкой 12, причем газосборник 11 снабжен штуцером 13 с вакуумным торцом 14, а конденсатопровод 2 частично введен в торцовую по²⁰ лость 10 испарителя 4 и имеет перфорацию 15 по длине последнего, конденсатор 3 снабжен ребрами 16. Поверхность наполнителяchannels 8 connected to the steam line 1 through the annular manifold 9, and the end cavity 10, the gas collector 11 in the form of a sealed reservoir adjacent to the evaporator 15 from the end of the cavity 10, having the form of a hemisphere, and separated from it by a gas-permeable partition 12, and the gas collector 11 equipped with a fitting 13 with a vacuum end 14, and the condensate line 2 is partially introduced into the end of ²⁰ evaporator 10 of the evaporator 4 and has a perforation 15 along the length of the latter, the condenser 3 is equipped with ribs 16. The surface of the filler

6 имеет участки 17 и 18, контактирующие с охлаждаемой поверхностью 19.6 has sections 17 and 18 in contact with the cooled surface 19.

914926914926

4four

Тепловая труба работает следующим образом.Heat pipe works as follows.

При подводе тепла к испарителю 4 теплоноситель 5, находящийся в прилегающих к поверхности подвода тепла капиллярах наполнителя 6 начинает испаряться, а образующийся пар поступает в периферийные паровые каналы 8, вызывая повышение давления в этой зоне. Вследствие отсутствия подвода тепла к полости кольцевого коллектора 9, температура и давление жидкости остается на прежнем уровне. Возникает разность температур, а, следовательно, разность давлений между этими зонами, вызывающая вытеснение жидкого теплоносителя 5 из кольцевого коллектора 9, паропровода 1 и конденсатора 3 через конденсатопровод 2 в перфорированный его участок, а из него в осевой канал 7 и торцовую полость 10 к капиллярно-пористому наполнителю 6. Поступающий из кольцевого коллектора 9 по паропроводу 1 в конденсатор 3 пар охлаждается внешним теплоотводом через ребра 16 и конденсируется. Образующийся конденсат в виде жидкого теплоносителя 5 перекрывает канал конденсатора 2, а на образующуюся пробку давит пар, поступающий из кольцевого коллектора 9, осуществляя движение теплоносителя 5 по конденсатопроводу 2 во внутренний объем испарителя 4, заполняя торцовую полость 10, осевой канал 7, обеспечивая постоянное смачивание наполнителя 6 жидким теплоносителем 5. Поверхность наполнителя 6 имеет участки 17 и 18, контактирующие без зазоров с охлаждаемой поверхностью 19, через которые под действием капиллярных сил наполнителя 6 происходит непрерывный к этой поверхности подвод жидкого теплоносителя 5, поддерживая постоянное интенсивное парообразование и теплоотвод от поверхности 19.When heat is applied to the evaporator 4, the heat carrier 5 located in the capillaries of the filler 6 adjacent to the surface of the heat supply begins to evaporate, and the resulting steam enters the peripheral steam channels 8, causing an increase in pressure in this zone. Due to the lack of heat supply to the cavity of the annular collector 9, the temperature and pressure of the fluid remains at the same level. There is a temperature difference, and, consequently, a pressure difference between these zones, causing displacement of the heat-transfer fluid 5 from the annular collector 9, the steam line 1 and the condenser 3 through the condensate line 2 into its perforated section, and from it into the axial channel 7 and the end cavity 10 to the capillary -porous filler 6. Coming from the annular collector 9 through the steam line 1 to the condenser 3, the steam is cooled by an external heat sink through the fins 16 and condenses. The resulting condensate in the form of a liquid coolant 5 closes the channel of the condenser 2, and the vapor from the annular collector 9 presses on the formed plug, carrying out the movement of the coolant 5 along the condensate line 2 into the internal volume of the evaporator 4, filling the end cavity 10, the axial channel 7, ensuring constant wetting filler 6 liquid heat carrier 5. The surface of the filler 6 has sections 17 and 18 in contact with gaps with the cooled surface 19, through which under the action of capillary forces of the filler 6 occurs it is continuous to this surface supply of the heat-transfer fluid 5, maintaining a constant intensive vaporization and heat removal from the surface 19.

Неконденсирующиеся газы, образующиеся во время работы, либо натекающие из внешней среды во время хранения трубы, скапливаются в торцовой полости 10 возле перегородки 12. Вследствие того, что она выполнена из мелкопористого несмачиваемого материала, конденсирующийся газ проникает из зоны повышенного давления, т. е. из торцовой полости 10 испарителя 4 в зону пониженного давления, т. е. в газосборник 11, а жидкий теплоноситель 5 остается в объеме испарителя 4. Перетекание неконденсирующихся газов будет происходить до момента выравнивания парциальных давлений в полости 10 и газосборнике 11, после чего необходимо разгерметизировать вакуумный торец 14 и через штуцер 13 провакуумироватъ газосборник 11 и вновь загерметизировать вакуумный торец 14. Это дополнительное вакуумирование полностью восстанавливает работоспособность трубы без разгерметизации основного ее внутреннего объема. Дополнительное вакуумирование газосборника 11 может производиться многократно, например, при очередных профилактических работах, увеличивая рабочий ресурс трубы и повышая ее надежность до физического старения конструкции.Non-condensable gases generated during operation, or flowing from the external environment during storage pipes accumulate in the end cavity 10 near the partition 12. Due to the fact that it is made of fine porous material, the condensable gas penetrates from the pressure zone, i.e. from the end cavity 10 of the evaporator 4 to the zone of reduced pressure, i.e., into the gas collector 11, and the heat-transfer fluid 5 remains in the volume of the evaporator 4. Non-condensable gases will flow until the part is equalized pressures in cavity 10 and gas collector 11, after which it is necessary to depressurize the vacuum end 14 and evacuate the gas collector 11 through fitting 13 and re-seal the vacuum end 14. This additional vacuum completely restores the pipe working capacity without depressurizing its main internal volume. Additional evacuation of the gas collector 11 can be performed many times, for example, during regular maintenance work, increasing the working life of the pipe and increasing its reliability before the physical aging of the structure.

Продолжительность работы трубы до очередного дополнительного вакуумирования ограничена объемом газосборника 11, а также величиной разницы давлений во внутреннем объеме испарителя 4 и газосборника 11.The duration of the pipe to the next additional vacuum is limited by the volume of the gas collector 11, as well as the magnitude of the pressure difference in the internal volume of the evaporator 4 and the gas collector 11.

Предлагаемое техническое решение обеспечивает увеличение рабочего ресурса и повышение надежности трубы вследствие отделения неконденсирующихся газов из внутреннего объема испарителя в газосборник; возможность многократного восстановления работоспособности грубы путем дополнительного вакуумирования полости газосборника; выравнивание температурного поля по длине трубы вследствие применения перфорированного участка конденсатопровода, размещенного в осевом канале наполнителя; использование максимальной площади газопроницаемой перегородки, а, следовательно, наиболее эффективное газоотделение из испарителя в газосборник вследствие выполнения торцовой полости в виде полесферы, примыкающей к газопроницаемой перегородке.The proposed solution provides an increase in working life and increase the reliability of the pipe due to the separation of non-condensable gases from the internal volume of the evaporator in the gas collector; the possibility of multiple recovery of coarseness by additional vacuuming of the gas collector cavity; alignment of the temperature field along the length of the pipe due to the use of a perforated section of the condensate line placed in the axial channel of the filler; the use of the maximum area of the gas-permeable partition, and, therefore, the most effective gas separation from the evaporator to the gas collector due to the execution of the end cavity in the form of polysfera adjacent to the gas-permeable partition.

Claims

Claim

1. A heat pipe containing a condenser and an evaporator connected by means of a steam line and a condensate line, which has a capillary-porous filler impregnated with a coolant with an axial channel, peripheral steam channels · connected to the steam line through an annular manifold, and an end cavity characterized in that in order to increase reliability and increase the resource, the pipe additionally contains a gas collector in the form of a hermetic tank, adjacent to the evaporator from the end cavity, having the shape of a hemisphere, and detach hardened from it by a gas-permeable partition, and the gas collector is equipped with a fitting with a vacuum-tight end, and the condensate line is partially inserted into the end cavity of the evaporator and has perforations along the length of the latter.

2. Pipe on π. 1, characterized in that the gas-permeable partition is made of porous material which is not wettable by the coolant.

Sources. information

taken into account in the examination

1. USSR author's certificate

According to the application number 2820598, cl. Р 28 О 15/00,

1979

914926

TO.