Капиллярная структура зоны испарения тепловой трубы

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветсникСоцналмстнческикРеспублик 11 3 000725(22) Заявлено 27. 05. 81 (21) 3296205/24-06 Р 1 М Кз с присоединением заявки йо 28 0 15/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) КАПИЛЛЯРНАЯ СТРУКТУРА ЗОНЫ ИСПАРЕНИЯ ТЕПЛОВОЙ ТРУБЫ Изобретение относится к теплотехнике, а именно к тепловым трубам, работа которых основана на действии исключительно капиллярных сил, и предназначено для повышения тепло- передающей способности тепловых труб, в частности,для увеличения,снимаемых удельных тепловых потоков. Известна тепловая труба, эона ис .парения которой выполнена в виде толстостенного стакана иэ мелкодисперсного спеченного порошка (размер частиц 0,5-1 мкм и пористость 50). В стенках стакана имеются пароотводные каналы, ориентированные вдоль его оси. К одному из торцов стакана, выполненному также из мелкодисперсного спеченного порошка, подводится жидкость из зоны конденсации. Тепловой поток подводится к боковой поверхности стакана. Граница раздела жидкость-пар расположена приблизительно по окружности, проходящей через пароотводные каналы. В этой схеме осуществлен нетрадиционный подвод тепла к границе раздела жидкость-пар через осушенную капиллярную структуру. Такой подвод исключает воэможность вскипания теплоносителя с последующим нарушением снабжения им гра 30 ницы раздела жидкость-пар, Большой капиллярный напор мелкодисперсной капиллярной структуры позволяет поднимать жидкость на большую высоту (до 6 м)11.Недостатком известной трубы явля. ется то, что передача больших тепло. вых потоков в ней ограничена больши. ми потерями давления при просачивании жидкости и пара сквозь мелкие поры. Для уменьшения этих потерь необходимо уменьшать толщину стенки стакана, что трудно выполнить технологически, а также в силу самой конструкции. Такая зона испарения имеет большой капиллярный напор, но и большое гидравлическое сопротивление. Известна также тепловая труба, у которой внутрь вставлены соприкасающиеся с внутренней стенкой шайбы иэ сплошного и пористого материала с чередованием их между собой. Отверстия шайб имеют форму многоконечных звезд, так что при сборке их в трубе образуются канавки треугольного профиля. В образованную полость вставляется сплошная гомогенная артерия иэ капиллярно-пористого материала, соприкасающаяся с вершинами1000 зубцов. Пар при выходе его иэ артерии собирается в канавках и транспортируется в зону конденсации2.Недостатком такой конструкции является ее ограниченность по передаваемому тепловому потоку, во-первых,вследствие больших потерь давления при движении пара по канавкам, возникающих при сочетании его больших скоростей с малыми поперечными размерами канавки, и, во-вторых, вслед 10 1 ствие довольно низкого капиллярного напора войлочной артерии, Применение пористых шайб.не играет определяющей роли, так как очень велика вероятность осушения места их контакта с артерией, Таким образом, эта эона испарения имеет более низкий капил.лярный напор по сравнению с предыдущей и относительно большое гидравлическое сопротивление.Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является капиллярная структура зоны испарения тепловой трубы, выполненная в виде продольных ребер из капиллярнопористого материала, расположенных на внутренней поверхности зоны испа рения 3 .Недостатком известной капиллярной структуры является невысокая удельная тепловая нагрузка. 30Цель изобретения - повышение удельной тепловой нагрузки.Поставленная цель достигается тем, что ребра в основании имеют мелкопористый и крупнопористый слои, последний из которых имеет контакт с поверхностью зоны испарения, причем слои имеют следующие характерис" тики:дм=(0,005 - 0,1)с 3 0 =(0,0054001 фРи= ( О, 3 - О, 0 05)Ргде сМ - диаметр пор мелкопористогослоя,Д - диаметр пор крупнопористого 45слоя;толщина мелкопористогослоя,л - высота ребра,толщина крупнопористого 50слоя,При этом поверхность ребер, кроме поверхности основания, снабженапокрытием из мелкопористого матерна.ла. 55На фиг. 1 изображена предлагае. мая капиллярно-пористая структура, на фиг, 2 - узел 1 на фиг. 1,Капиллярная структура эоны испарения тепловой трубы выполнена в 60 виде продольных ребер 1 из капиллярно- пористого материала, расположенных на внутренней поверхности эоны 2 испарения, ребра 1 в основании имеют мелкопористый 3 и хрупнопористый 65 7254/4 слои, последний из которых имеет контакт с поверхностью эоны 2 испарения, причем слои имеют следующие характеристики: др, =(0,005-0,1)д,(0,005 - О,ЦЪР и Ф= СО,ЗО, 005)Ф)р . Поверхность ребер 1, кроме поверхности основания, может быть снабжена покрытием 5 из мелкопористого материала.Чтобы получить максимальный эффект от предлагаемой капиллярной структуры, диаметр пор мелкопористого слоя должен быть как можно меньше, но при ,этом не должен быть соизмерим с размерами пор крупнопористого слоя 4, так как в этом случае эффективность такой капиллярной структуры резко падает. Существуют мелкопористые капиллярные структуры из спеченных порошков, которые имеют диаметр пор порядка 1 мкм.В,то же время наиболее широко применяются в тепловых трубах капиллярные структуры, обеспечивающие транспорт теплоносителя, с размерами пор от нескольких десятков до нескольких сотен микрон, т. е. на 2-2,5 порядка больше реально существующих минимальных пор. Исходя из этого, диаметр пор мелкопористого слоя следует выбирать в диапазоне 0,005-01 Д Толщина мелкопористого слоя также должна быть как можно меньше из соображений уменьшения гидравлических потерь при просачивании жидкости через него, Но получение сверх- тонкого слоя сопряжено пока с большими технологическими трудностями, поэтому наиболее реальный диапазон для толщины мелкопористого слоя составляет 0,005-0,1 р . Из этих же соображений рекомендуется выбирать толщину крупнопористого слоя в диапазоне О, 3-0, 005 рКапиллярная структура работаетследующим образом,В режиме испарения структура работает как обычные ребра из монодисперсной капиллярной структуры.При наступлении режима кипения крупнопористый слой 4 осушается и далее с ростом тепловой нагрузки он работает как проводник тепла к поверхности раздела пар-жидкость., которая образуется на мелкопористом слое 3. Одновременно через крупнопористый слой 4 осуществляется выход пара .в паровое прострайство. Мелкопористый слой 3 не дает пробиться пару в полость ребра 1 в силу своего высокого гидравлического сопротивления, Таким образом, гидродинамика теплоносителя по .ребру 1 не нарушается и предлагаемая капиллярная структура способна работать в высоконапряженном режиме до достижения капилляр. 3 сИ 0725 Формула изобретения Составитель Ж. Можаевадактар П. Макаревич Техред А.Бабинец Корректорй. ШУлл 1350/37 Тираж б 70 Под ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4писное а ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,ного предела, определяемого мелкопористым слоем 3,Экономический эффект, получаемый при применении предлагаемой капиллярной структуры, заключается в создании тепловых труб, обладающих вы сокой теплопередающей способностью. 101. Капиллярная структура эоны испарения тепловой трубы, выполненная в виде, продольных ребер .иэ капилляр- но-пористого материала, расположенных на внутренней поверхности эоны 15 испарения, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения удельной тепловой нагрузки, ребра в основании имеют мелкопористый и крупнопористый слои, последний из которых имеет контакт с поверхностью зоны испарения, причем слои имеют следующие характеристики: дм =(0,005 - 0,1) дк О =0,005-0,1) фр и д=0,3-0,005)йр,где д - диаметр пор мелкопорис-того слоямиб - диаметр пор крупнопористого слоя,6 - толщина мелкопористогослоя;высота ребра;- толщина крупнопористогослоя,2. Структура по п, 1, о т л ич а ю щ а я с я тем, что поверхность ребер, кроме поверхности основания, снабжена покрытием из мелкопористого материала. Источники информации,принятые во внимание при экспертиза1. Авторское свидетельство СССРР 495522, кл. Р 28 0 15/ОО, 1974. 2Авторское свидетельство СССР Р 708750, кл. Р 28 Р 15/00, 1979. 3. Патент СшА В 3587725,кл. 165-105, опублик. 1968.