Тепловой диод

/ ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕУ теОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(57) Изобретение относится к теплотехникеи может быть использовано для передачитепла в одном направлении. Цель изобретения - повьшение диодности тепловых диоИзобретение относится к теплотехнике.Известен тепловой диод (ТД), содержащий две пластины, тепло между которыми при прямом направлении теплового потока переносится через соединенную с одной иэ пластин биметаллическую пружину, сйабженную контактным диском. Недостатком этого ТД является высокое термическое сопротивление при прямом потке, обусловленное наличием контактного соединения.Известен также тепловой диод с зонами испарения,.транспортной и конденсации содержащий корпус, снабженный в зонах испарения и конденсации капиллярной структурой, с блокированием поверхности нагрева жидкостью.Недостаток этого. ТД - большая энергия саабатывания (количества тепла, переносидов с пристеночной артерией. Диод содержит корпус, снабженный в зонах 2, 3 испарения и конденсации капиллярной структурой. В зоне транспорта расположена ловушка теплоносителя, выполненная в виде капиллярно-пористой набивки 4. В корпусе установлена пристеночная артерия, имеющая на участке зоны транспорта со стороны ловушки участок круглого поперечного сечения, установленный с зазором по отношению к корпусу, в контакте с набивкой 4 На остальной части корпуса артерия может быть сегментовидной, в месте соединения ее участков расположен переходник 8,5 ил,мого через ТД от момента появления обратного потока до момента достижения заданной величины термического сопротивления; О при обратном потоке). СОНаиболее близким к предлагаемому яв-О . ляется ТД с зонами испарения, транспорт-К) ной и конденсации, содержащий корпус, снабженный в зонах испарения и конденсации капиллярной структурой и расположенную в нем ловушку теплоносителя, выполненную в виде капиллярно-пористой набивки.Недостаток этого ТД - невысокие диодные свойства - обусловлен тем, что при использовании для переноса жидкости между . участками капиллярной структуры (КС) зон испарения и конденсации пристеночной артерии при обратном потоке, даже если ар5 10 15 20 50 55 рия осушена, жидкость переносится в направлении к зоне подвода обратного потока тепла по угловым каналам. Для круглой артерии эти каналы образуются между ее наружной поверхностью и корпусом ТД, для сегментовидной - в зонах сопряжения дуги их хорды сегмента.Цель изобретения - повышение диод- ности ТД.Для этого ловушка расположена в транспортной зоне, а артерия на этом участке имеет со стороны зоны конденсации участок круглого поперечного сечения, установленный с зазором по отношению к корпусу, в контакте с капиллярно-пористой набивкой., На фиг, 1 показан ТД, продольный разрез; на фиг, 2 - сечение по А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение по Б-Б на фиг, 1; на фиг, 4 - сечение по В-В на фиг, 1; на фиг. 5 - сечение по Г-Г на фиг. 1,К корпусу 1 ТД тепло подводится в зоне 2, а отводится в зоне 3. На транспортном участке расположена капиллярная набивка 4 - ловушка для жидкости. КС выполнена в виде резьбовых канавок 5 и б на стенках корпуса в зонах испарения и конденсации. Артерия в зоне конденсации и на части транспортной воны выполнена сегментовидной и образована с помощью прваренной к корпусу корытообразной вставки 7. Капиллярный переходник 8 соединяет трубчатый участок 9 с сегментовидными участками, образованными с помощью корытообразных вставок 7 и 10, В зоне 2 артерия выполнена в виде капиллярно-пористой пластины 11. Переходник 8 служит для соединения двух участков разной формы: сегментовидного и круглого, Если пристеночную артерию слева от круглого участка выполнить также круглой и стем же внутренним диаметром, что и участка 9, топереходник 8 не нужен.Соотношения между эффективными ка-"пиллярными радиусами элементов капиллярной системы ТД соответствуют условиям Г 4Г 7; Г 4 Г 9; Г 4 Г 10; Г 4) Г 11 Г 6Г 11, (1)где Г 7, Г 9 и г 10 - эффективные капиллярные радиусы участков артерии, образованных вставками 7 и 10 и трубкой 9;г 4, в и Г 11 - эффективные капиллярные радиусы набивки 4, пластины 11 и резьбовых канавок 5. При изготовлении ТД в него вводят такое количество теплоносителя, которого достаточно только для заполнения резьбовых канавок 5 и 6 и участков артерии (включая переходник 8 и" пластину 11). Обьем капиллярной набивки выбран из условияЧ 4 Ч 7 + Ч 9+ Ч 6, (2) где ч 6 - . суммарный объем резьбовых канавок б,ч 7 и ч 9 - объемы артерии на участках, образованных вставкой 7 и трубкой 9;ч 4 - суммарный объем капиллярных каналов набивки 4.ТД работает следующим образом.В изотермическом режиме при рабочих температурах жидкость заполняет резьбовые канавки 5 и б, набивку 4, пластину 11 и участок артерии под вставкой 10, Полость трубки 9 осушена полностью, а на участке под вставкой 7 жидкость содержится в угловых каналах у стыков хорды и дуги поперечного сечения сегмента, Радиус менисков в этих угловых каналах равен эффективному капиллярному радиусу набивки 4. Если после изотермического режима начинается режим обратного потока, то за счет подвода тепла к зоне 3 жидкость испаряется из резьбовых канавок б, а образующийся пар конденсируется в зоне 2. Благодаря выполнению условий (1) и (2) жидкость из зоны 2 в зону 3 вернуться не может. В результате вся часть капиллярной системы слева от торца трубки 9, примыкающего к набивке 4, осушается, Термическое сопротивление ТД на этом режиме определяется сопротивлением осушенной части капиллярной системы и примыкающей к ней части корпуса ТД. При переходе от изотермического режима к прямому потоку жидкость испаряется из резьбовых канавок 5, а пар конденсируется в зоне 3. В начале режима прямого потока подпитка кидкостыо канавок 5 производится за счет ее поступления из набивки 4 через, пластину 11, К моменту, когда заканчивается осушение набивки 4, участки артерии под вставкой 7 и трубка 9 заполняются жидкостью, и контур циркуляции теплоносителя в ТД замыкается,Технический эффект от использования изобретения заключается в улучшении диодных характеристик ТД. Улучшение обусловлено наличием в капиллярной системе ТД трубчатого участка, установленного с зазором относительно корпуса ТД, Благодаря этому исключается возврат жидкости к зоне подвода обратного потока. Формула изобретения Тепловой диод с зонами испарения, транспорта и конденсации, содержащий корпус, снабженный в зонах испарения и конденсации капиллярной структурой, и расположенную в нем ловушку теплоносителя, выполненную в виде капиллярно-пористой набивки, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения диодности тепловых диодов с пристеночной артерией, ло