Способ изготовления охлаждающего устройства

(71) Ле Карбон ЛоФ ра матом (Гй), Робер Фаро ЕНИЯ ОХЛА ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛ ЖДАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА(57) Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано, например, при . изготовлении химических, ядерных или термоядерных реакторов, устройств сгорания, непрерывной разливки расплавленных металлов, мишеней, подвергающихся действию рентгеновского, лазерного и других излучений. Цель изобретения - повышение коэффициента теплопередачи и обеспечение Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано, например, при изготовлении химических, ядерных или термоядерных реакторов, устройств сгорания, непрерывной разливки расплавленных металлов, мишеней, подвергающихся дей-. ствию рентгеновского, лазерного и других излучений.При изготовлении охлаждающих устройств для конструкций, подвергающихся воздействию интенсивного теплового потока непрерывного, прерывистого или импульсного типа, возникает необходимость в надежного теплового контакта. Это достигается тем, что в качестве материала тепло- проводных прокладок между трубами с циркулирующей охлаждающей жидкостью и стенками каналов в теле охлаждаемой кон. струкции используют гибкий углеродистый , материал, при этом прокладки размещают на наружной поверхности каждой трубы перед установкой ее в канал, а после установки труб в каналахпрокладки сжимают давлением не менее 10 кПа путем расширения соответствующих труб. В качестве материала прокладок предпочтитЕльно используют расширенный графит, углеродистые или графитовые ткани и войлок с наполнителем в виде металлического порошка или без него. Способ обеспечивает коэффициент теплопередачи не менее . 10 Вт м К между элементами из .разнородных материалов, таких как углеродистые материалы, керамика и металлы и сплавы, причем независимо от состояния теплопередающих поверхностей и тепловых деформаций, 2 э,п, ф-лы.ай обеспечении теплового контакта с высоким коэффициентом теплопередачи между ее элементами, которые могут быть выполнены из материалов с различным коэффициентом теплового расширения, таких как углеродосодержащие материалы, керамика и металлы или сплавы,Элементы иэ разнородных материалов трудно поддаются сборке с обеспечением хорошего теплового контакта.Из предшествующего уровня техники известен способ изготовления графитового теплообменника, заключающийся в выпол 174513810 20 25 30 35 40 45 50 55 нении в графитовом блоке каналов, установки в них металлических труб для циркуляциирабочей среды и уплотнении труб путем засыпки графитового порошка в зазоры между трубами и блоком,Недостатком известного способа является то, что графитовый порошок, используемый в качестве уплотнительной прокладки,не обеспечивает высокого коэффициентатеплопередачи между стенками труб и каналов, Кроме того, низка надежность теплово- .го контакта между этими стенками из-завероятности образования при засыпке порошка полостей,Цель изобретения - повышение коэффициента теплопередачи и обеспечение надежного теплового контакта.Поставленная цель достигается тем, чтов качестве материала теплопроводных про- .кладок используют гибкий углеродистыйматериал, прокладки размещают на наружной поверхности каждой трубы перед установкой ее в канал, а после установки труб вканалах прокладки сжимают давлением неменее 10 кПа. путем расширения соответствующих труб, При этом в качестве гибкогоуглеродистого материала используют расширенный графит, углеродистые или графитовые ткани или войлок с наполнителем ввиде металлического порошка или без него.Выбор в качестве материала прокладок. расширенного графита обусловлен следующим обстоятельством. Расширенный графитполучают резким нагреванием пластинчатогографита до температуры 1000 С, что приводит к образованию расслоенного графита,плотность которого составляет порядка0,002, Этот графит может быть повторно вбольшей или меньшей степени спрессован вблоки с плотностью 0,02-2 или прокатан влисты толщиной 0,1-2 мм с плотностью до 1,Обработанный таким образом графит имеетвысокую теплопроводность в плоскости сжатия и сравнительно низкую в перпендикулярном направлении. При этом он гибок иупруг, Эти свойства позволяют расширенному графиту обеспечить хороший тепловойконтакт между деталями из разнородныхматериалов даже при их сильных тепловыхдеформациях,Коэффициенты теплопередачи очень чувствительны к состоянию поверхности элементов и трудно воспроизводимы, что оченьнеудобно. Расширенный графит, будучи размещенным между поверхностями элементов,после сжатия обеспечивает надежный тепловой контакт при любом состоянии этих поверхностей, а введение в расширенный графитнаполнителей в виде металлического порошка улучшает его теплопроводность. Преимуществом расширенного спрессованного графита является и анизотропность его теплопроводности, обеспечивающая распространение части теплового потока в направлении, перпендикулярном направлению его передачи. Таким образом, локальный тепловой максимум на внешней поверхности охлаждаемой конструкции распространяется на вытянутую периферийную зону трубы охлаждения, что улучшает теплообмен.Углеродистые или графитовые ткани ивойлоки как с наполнителем в виде металлического порошка, так и беэ него, из-за волокнистой структуры также обладают в существенной степени анизотропной теплопроводностью, что делает возможным их использование в качестве прокладок,Результаты проведенных испытаний показали, что предпочтительное значение давления или сжатия прокладок из расширенного графита должно быть не менее 10 кПа, что обеспечивает коэффициент тепло- передачи не менее 10 Вт м К,Способ реализуют следующим образом, В теле охлаждаемой конструкции выполняют каналы, на наружной поверхности каждой трубы, выполненной из материала с коэффициентом теплового расширения, отличным от коэффициента теплового расширения материала тела конструкции, размещают прокладку из гибкого углеродистого материала, затем вводят трубы с прокладками в каналы и подвергают, их. расширению, например, под действием гидравлического давления, так, чтобы обеспечить сжатие прокладок на уровне не менее 10 кПа.Предлагаемый способ изготовления охлаждающего устройства для, конструкции, подвергающейся действию интенсивных тепловых потоков, обеспечивает высокий коэффициент теплопередачи между элементами конструкции и охлаждающей жидкостью. Формула изобретения 1, Способ изготовления охлаждающего устройства для конструкции, подвергающейся воздействию интенсивного теплового потока непрерывного, прерывистого или импульсного типа, путем выполнения в теле конструкцйи каналов, установки в последних труб для циркулирующей охлаждающей жидкости, выполненных из материала с коэффициентом теплового расширения, отличным от коэффициента теплового расширения материала тела конструкции, и размещения между наружной поверхностью труб и внутренней поверхностью каналов теплопроводных прокладок из материала, включающего углерод, о т л и ч а1745138 Составитель Л.БаскаковаРедактор М.Кобылянская Техред М,Моргентал Корректор Т.Палий Заказ 2205 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035. Москва, Ж-.35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина,101 ю щ и й с я тем, что, с целью повышения коэффициента теплопередачи и обеспечения надежного теплового контакта, в качестве материала прокладок используют гибкий углеродистый материал, прокладки размещают на наружной поверхности каж; дой трубы перед установкой ее в канал, а после установки труб в каналах прокладки сжимают давлением не менее 10 кПа путем расширения соответствующих труб. 2. Способ поп 1, отл ича ю щийс ятем, что в качестве гибкого углеродистогоматериала используют расширенный графит с наполнителем,в виде металлического5 порошка или без него,3. Способ по п,1, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, в качестве гибкого углеродистого материала используют углеродистые или графитовые ткани или войлок с наполнителем в виде10 металлического порошка или без него.