SU983430A1 - Теплова труба - Google Patents

Description

(54) ТЕПЛОВАЯ ТРУБА

1

Изобретение относитс , к теплотехнике , в частности к тепловым трубам, преимушес1ъенно с комбинированной капилл рной структурой.

Известны тепловые трубы с капилл рной структурой из одного или нескольких слоев сетки, прикрепленной к внутренней поверхности корпуса трубы Г1 .

К недостаткам таких труб следует отнести их невысокую тепл опере дающую спо-, собность, в первую очередь длинных тепловых труб, обусловленную значительным гидравлическим сопротивлением сетчатой капилл рной структуры.

Известны также тепловые трубы с ка- 5 пилл рной структурой из гофрированной сетки С 2 .

К недостаткам таких труб относитс  низка  теплопередаюша  способность вви .ду невозможности их работы в режиме ки-20 пени , так как при наступлении режима кипени  капилл рна  структура из гофрированной сетки осушаетс  и теплова  труба прекращает работать.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности  вл етс  теплова  труба, содержаща  частично заполненный теплоноситель герметичный корпус с зо- . нами испарени  и конденсации и капилл рной структурой в виде артерий, образованных продольными пазами на внутренней поверхности корпуса, разделенными перемычками и перекрытыми металлической сеткой СЗ.

Недостатками известной тепловой трубы  вл ютс  низка  теплопередакша  способность и низка  эксплуатационна  надежность при работе трубы в услови х пиковых тепловых нагрузок.

Целью изобретени   вл етс  поклшение теплопередающей способности и повыщение эксплуатационной надежности при работе тепловой трубы в услови х пиковых тепловых нагрузок.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что сетка выполнена гофрированной, причем впадины гофр введены в пазы на величину li ,9)Н, где Н - глубина пааа, с оёразованием открытых продольных каналов, имеющих поперечное сечение треугольной или трапециевидной формы с углом раскрыти  dl () Вершины гофр расположены над перемычками на рассто нии от них г (0,5 1,5)Н с образованием дополнительных замкнутых артерий. На фиг, 1 изображена предложенна  TenaoBa.rf труба; на фиг. 2 - сечение на фиг. 1| на фиг. 3 - капилл рна  стру тура без дополнительной системы артерий узел I на фиг. 2; на фиг, 4 - то же, с дополнительной системой артерий; на фиг, 5 - то же, с дополнительной системой артерий из двух слоев сетки. Теплова  труба содержит частично заполненный теплоносителем герметичный корпус 1 с зонами испарени  2 и конденсации 3 и капилл рной структурой 4 в виде артерий 5, образованных продольными пазами 6 на внутренней поверхнос ти 7 корпуса 1, разделенными перемычками 8 и перекрытыми металлической сет кой 9. Последн   выполнена гофрированной , причем впадины гофр введены в пазы 6 на величину 11 (0,5-0,9)Н, где. Н - глубина паза, с образованием открытых продольных каналов 10, а вершины гофр распо.ожены над перемычками 8 на рассто нии от них 4i2(0,5-l,5)H с образованием дополнительных замк11утых артерий 11, Открытые продольные каналы 10 имеют поперечное сечение треугольной илитрапециевидной формы с угло раскрыти  cZ t3O-5O). Предложенна  труба работает следующим образом. При подводе тепла к зоне 2 испаре ,нк  теплоноситель испар етс , пары его проход т в зону 3 конденсации и конденсируютс  там. Труба способна устойчиво работать при подводимых удельных тепловых потоках, соответствующих режиму кипени , а также устойчиво и надежно работать при пульсаци х тепловой нагрузки. Это объ сн етс  тем, что при наступлении режима пузырькового кипени  идет процесс роста пузырьков, после дующего их отрыва от основани  пазов и перемещени  к поверхности раздела па жидкость. Если. в обычных пазах, покрытых сеткой, пузырьки пара, перемеща сь к поверхности раздела пир-жидкость, скапливаютс  под сеткой, образу  паро ю прослойку, что приводит, к отрыву жидкости от сетки и резкому заглублению ее в паз, т.е. к осушению зоны испарени  и выходу трубы из стро , то в пазах 6 с заглубленной в них сеткой 9 кипени  протекает следующим образом: пузырьки, отрыва сь от основани  паза 6 и перемеща сь к поверхности раздела пар-жидкость, наталкиваютс  на заглубленный слой сетки 2, при этом отдают свое тепло (температура сетки 9 ниже температуры пара пузырька) металлической сетке 9 и схлопываютс , т,е, конденсируютс  на сетке 9, Эффективна  теплопроводность такой структуры выше, чем у пазов, покрытых сеткой. Возможен перенос тепла и без отрыва пузырьков от основани  паза 6, т.е. пузырьки как бы пульсируют, увеличива сь в размере до соприкосновени  с сеткой 9 и тут же схлопываютс  в результате конденсации на стеке 9. Затем процесс повтор етс . Этот случай имеет место при заглублении сетки 9 в пазы 6 на величину -Ь, (0,8-0,9)Н, Система открытых каналов 10 при этом не перекрываетс  пузырьками , ее гидродинамика не нарушаетс , она не нарушаетс  и при более развитом пузырьковом кипении,так как пу- зырьки в этом случае перемещаютс  к вер- шинагу пазов 6 вдоль сетки 9 и выход т из артерий 5 у боковых стенок пазов. Аналогично происходит и при пульсаци х тепловой нагрузки. При резком возрастании нагрузки пар образуетс  только в объеме артерии 5, не наруша  гидродинамику в открытых каналах Ю, в результате чего труба продолжает работать в перегруженном режиме. Мгиксимальный эффект капилл рной структуры в виде продолговатых открытых каналов 10 достигаетс  в том случае , когда «на вносит соизмеримый вклад с основной системой артерий 5 в гидродинамику (в массовый расход) теплс юсител , а это соответствует величине за- . глублени  h(O,5-0,9)H при oL (30SO ), Из этих же соображений выбираетс  и оптимальна  величинаЬ, что подтверждаетс  результатами экспери мента, Угол раскрыти  сзС ( 30-50 )  вл етс  оптимальным, так как из геометрических соотношений при угле, меньшем 30°, сетка 9 уже соприкасаетс  с боковыми стенками паза 6 и затрудн етс  выход пара, а при угле, болтзщем 5О° вклад открытых каналов 1О в массоперенос уменьшаетс  ввиду резкого уменьшени  площади их поперечного сечени . Таким образом, предлагаема  теплова  труба устойчиво и надежно работает в успови х пиковых тепловых нагрузок. fl J3 и м е р 1. Теплова  труба содержит частично заполненный теплоносителем (ацетоном;J герметичный корпус 1 диаметром 18 мм из алюминиевого сплава АД1 длиной О,5 м. На внутренней поЕюрхности 7 корпуса 1 выполнена капилл рна  структура 4 в виде системы артерий 5, образованных продольными па .зами 6 пр моугольной формы (глубиной 0,8 мм, шириной О,5 мм и с толщиной перемычек 8-О,5 мм) на внутренней поверхности 7 корпуса 1 и металлической сеткой. 9 из проволоки диаметром 40 мкм с размером  чейки 56 мкм (материал Г : оТм Тткры.е продольные кану .f1.-... - V - . ,- - - -л налы 1О имеют поперечное сечение трапециевидной формы с . раскрыти  30 П р им е р 2. Теплова  труба, отличаетс  от тепловой трубы по примеру 1 тем, что внутри корпуса 1 выполнена дополнительно капилл рна  структура в виде системы открытых продольных каналов 1О, образованных двум  сло ми сетки 9. Нижний слой выполнен из сетки с размерамк: диаметр проволоки 30 мкм, размер  чейки 40 MKMJ верхний диаметр проволо ки 40 мкм, размер  чейки 56 мкм. Экономический эффект, получаемый в результате использовани  предложенной тепловой трубы,.возникает за счет повышени  тепл опере дающей способности и по к 1шей Г эксплуатационной надёжности пр работе тепловой трубы в услови х пиковых тепловых нагру-зок.

-И

Claims (3)

1. ««./ Формула изобретени  1. Теплова  труба, содержаща  часично заполненный теплоносителем геретичный корпус с зонами испарени  и онденсации и капилл рной структурой в иде артерий, образованных продольными азами на внутренней поверхности корпуа , разделенными перемычками ь перекрытыми металлической сеткой, отличающа с  тем, что, с цепью повышени  теплопередающей способности и повышени эксплуатационной надежности при работе тепловой трубы в услови х rs, --«. трапециевидной формы с углом раскрыти  оС (30-50)°. 2. Труба по п, 1, о т л и ч а ю щ а   с   тем, что вершины гофр расположены над перемычками на рассто нии от них 1i (0,5-1,5)Н с образованием дополнительных замкнутых артерий. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Низкотемпературные тепловые трубы дл  летательных аппаратов. Под ред. Г. И. Вб ронина, М., Машиностроение, 1976, с. 101.
2. 2.Ивановский М. И. и Др. Технологические основы тепловых . М,, Атомиздат , с. 26.
3. 3.Низкотемпературтые тепловые трубы дл  летательных аппаратов. Под. ред. Г. И. Воронина М., Машиностроение, 1976, с. 115.

   Фиг. 2

   { д

   X

   .

   . .

   ;-.... .:.-.-- f -...S-X- J

   fffS