Теплопередающее устройство

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ о 11989299 Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик(22) Заявлено 22.05.81 (21) 3292882/24-06 И) М. Ка. с присоединением заявки Но(23) Приоритет Р 28 О 15/00 Государственный комитет СССР по ленам изобретений и открытий(72) Авторыизобретения гМосковский лесотехнический инстйтут(54) ТЕПЛОПЕРЕДАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Изобретение относится к теплопере" дающим устройствам, обеспечивающим равномерное распределение теплоносителя (рабочего тела) по всей площади нагрева, и может применяться для охлаждения, выравнивания температуры и устранения горячих пятен на нагреваемой поверхности, а также может быть использовано в космических объектах, доменных печах, и областях техники, где необходимо снимать тепловые потоки от различных источников нагрева.Известны теплопередающие устройства, содержащие герметичный корпус с зонами испарения, транспорта и конденсации, фитиль, пропитанный теплом 1) .Недостатком данных устройств является невозможность надежного обеспечения охлаждения нагреваемой поверхности от неравномерных и высокотемпературных источников нагрева по причине ограниченности капиллярного напора при перемещении рабочего тела из 25 зоны конденсации к зоне испарения: наступает, .так называемое, ограничение тепловой мощности.Известно также теплопередающее устройство, содержащее герметичный 30 корпус с капиллярной структуройв зоне испарения, ограничивающий паро вую камеру, в которой расположен пористый элемент 2) .Недостатками известного устройства являются невысокая удельная тепло вая мощность и низкая эксплуатационная надежность при любой ориентации устройства в пространстве. Цель изобретения - увеличение удельной тепловой мощности и повышение эксплуатационной надежности при любой ориентации устройства в пространстве.Поставленная цель достигается тем, что корпус снабжен охлаждающей рубашкой, а капиллярная структура соединена с пористым элементом посредством капиллярных трубок с пористыми вкладышами, введенными внутрь этого элемента, причем последний снабжен ох" лаждающими трубками, соединенными с охлаждающей рубашкой и служащими фиксаторами положения элемента в центре паровой камеры.Охлаждающая рубашка может быть снабжена нагревательными элементами.Пористый элемент может иметь форму шара.На Фиг, 1 изображено описываемоетеплопередающее устройство) на Фиг.2- сечение А-А на фиг. 1 на Фиг. 3 один из вариантов описываемого устройства с двумя поверхностями нагрева; на Фиг. 4 - вариант соединения капил" 5 лярной трубки с капиллярной структурой зоны испарения; на фиг. 5 - вари" ант соединения капиллярной трубки с пористым элементом.Теплодервдающве устройство содержит герметичный корпус 1 с капиллярной структурой 2 в зоне испарения, ограничивающий паровую камеру 3, в которой расположен пористый элемент 4, при этом корпус 1 снабжен охлаждающей рубашкой 5, а капиллярная структура 2.соединена с пористым элементом 4 посредством капиллярных трубок б с пористыми вкладышами 7, введенными внутрь этого элемента 4, причем последний снабжен охлаждающими трубками 8, соединенными с охлаждающей рубашкой 5 и служащими Фиксаторами положения элемента 4 в центре паро- войкамеры 3, охлаждающая рубашка 5 может быть снабжена нагревательными элементами 9.Капиллярная структура 2 предвари" тельно пропитана рабочим тецлом (теп" лоносителем), например водой, ртутью 0 ацетоном, натрием и др., в зависимос" ти от снимаемого теплового потока. Охлаждающие трубки 8 впаяны или впечены в пористый элемент 4, по ним . прокачивается .хладагент, например вода. На охлаждающие трубки 8, находя.щиеся в паровой камере 3, надеты Фитили 10, которые плотно заделаны в пористый элемент 4 и от внутренней стенки охлаждающей рубашки 5 отделе О ны зазором 11. На внутренней стенке охлаждающей рубашки 5 плотно закреплены нагревательные элементы 9Кор" пус 1 герметично и жестко соединен по периметру с охлаждающей рубашкой 45 5 через проставки 12, которые делят ве на герметичные секции 13 и 14, выполняющие роль подводных и отводных коллекторов для охлаждающей жидкости. Конструкция ОписываемОго устрОйства 50 позволяет иметь любое количество секций 13 и 14 в зависимости от снимае" мой тепловой мощности. Подвод и отвод охлаждающей жидкости осуществляется через входные 15 и выходные б патрубки. Капиллярная структура 2 закреплена с помощью крышки 17, являющейся поверхностью нагрева, устройство может иметь две поверхности нагрева, Форма которых зависит от Формы охлаждавмого объекта. Кадиллярные бО трубки б герметично прикреплены к пластине 18, образуя между ней и ка" пиллярной структурой 2 зазор 19. Пластина 18 жестко соединена с пористым элементом 4, например, совместным спе канием так, чтобы между ними сохранился зазор 20, который может быть выполнен сплошным или из отдельных секций, При креплении капиллярных трубок б на пластине 18 их нижние концы должны находиться в объеме зазора 20 (Фиг. 5). Крепление капилляр)ных трубок б можно осуществлять непосредственно в пористый элемент 4. В этом случае зазоры 19 и 20 также должны быть сохранены. Верхние концы капиллярных трубок б сточены на конус и плотно входят в капиллярную структуру 2 или, например, заранее спечены совместно (Фиг. 4 и 5). Для придания конструкции дополнительной жесткости в осевом направлении имеют. ся технологические трубки 21, снабженные Фитилями 22 по наружному контуру, которые могут также служить заправки пористого элемента 4 теплоносителем, для отбора давления или замера температур.Описываемое теплопередающее устройство.работает следующим образом,При отсутствии теплового потока пористый элемент 4, капиллярная структура 2, вкладыши 7, Фитили 10 и 22, а также внутренние каналы трубок б пропитаны теплоносителем. При подводе теплового потока к поверхности нагрева крышки 17 теплоноситель в ка" пиллярной структуре 2 начинает испаряться и охлаждать поверхность крыш" ки 17. Испарение рабочего тела в капиллярной структуре 2 вызывает ее осушение, которое происходит до тех пор, пока нв включатсяф в работу капиллярные трубки б. Трубки 6 начинают записывать капиллярную структуру 2 теплоносителем. Образовавшийся пар по зазору 19 и пространству между ка" пиллярными трубками б поступает в паровую камеру 3 и заполняет ее. Так как пористый элемент 4 интенсивно охлаждается изнутри хладагентом охлаждающих трубок 8, его температура ниже температуры пара, что приводит к конденсации последнего на всей поверхности пористого элемента 4. Хладагвнт, поступает через входные патрубки 15, проходит в секции 13 и 14 и выходные патрубки 16, Поскольку описанный процесс связан со скрытой теплотой Фазового перехода, можно так подобрать режимы течения хладагвнта, что температура пористого элемента 4 останется на том уровне, при котОром пар не сможет проникнуть в капиллярные трубки б и закупорить их, так как он раньше перейдет в жидкость. Таким образом, пористый элемент4 вы" полняет роль холодильника и резервуа" ра для подпитки капиллярных трубок б, транспортирующих теплоноситель из зоны охлаждения (пористый элемент 4) к зоне нагрева (крышка 17) за счет дей"ствия капиллярных сил. Нормальная ра" бота капиллярных трубок 6 в данной конструкции может быть обеспечена при условии, когда их внутренний диаметр меньше диаметра пор в пористом элементе 4. 5формула изобретения1. Жеплопередающее устройство, со ;держащее герметичный корпус с капиллярной структурой в зоне испарения, ограничивающий паровую камеру, в которой расположен пористый элемент, - Отличающееся тем,что, сцелью; 15 увеличения удельной тепловой мощности и повышения эксплуатационной надежности при любой ориентации устройства в пространстве, корпус снабжен охлаждающей рубашкой, а капиллярная структура соединена с пористым элементом посредством капиллярных трубок с пористыми вкладышами, введенными внутрь этого элемента, причем последний снабжен охлаждающими труб- нами, соединенными с охлаждающей рубашкой и служащими фиксаторами поло" жения элемента в центре паровой камеры.2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что охлаждающая рубашка снабжена нагревательными элементами.3. Устройство по п. 1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что пористый элемент имеет форму шара.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Ивановский М.И, и др. физичес- кие основы тепловых труб. М., Ьтомиздат, 1978, с. 26.2. Патент США 9 3613778, кл. 165- 105, опублик. 969.989299 Составитель Ж.Можаевалын Техред Л, Пекарь Корректор Л. Бокшан едак аказ 1110