Теплова труба

Теплова труба, що містить герметичний корпус, з'єднані конденсато- та паропроводами зони випаровування і конденсації, капілярно-пористу систему, оболонку всередині корпусу, яка є конденсатопроводом в зоні випаровування, яка відрізняється тим, що між зонами випаровування і конденсації розміщено перехідну ділянку, капіляр 3 корпусу та гідравлічно зв'язаної з пористим шаром артерії-перегородки, оболонка має по всій довжині зони випаровування щонайменше один повздовжній розріз шириною, що дорівнює товщині артеріїперегородки, яка проходить через розріз, в перехідній ділянці оболонка має суцільні стінки і на межі між перехідною ділянкою і зоною конденсації закінчується лійкоподібним розширенням, зовнішній розмір якого дорівнює внутрішньому розміру корпусу, а паропровід виконано у вигляді щонайменше одного обвідного трубопроводу, герметично приєднаного до корпусу на перехідній ділянці та у кінці зони конденсації. Розміщення перехідної ділянки між зонами випаровування і конденсації, розміщення в зоні випаровування капілярно-пористої системи, що складається з пористого шару на внутрішній поверхні корпусу і гідравлічно зв'язаної з пористим шаром артерії-перегородки, встановлення в корпусі оболонки, що має по всій довжині зони випаровування щонайменше один повздовжній розріз шириною, що дорівнює товщині артерії-перегородки, яка проходить через розріз, спорядження оболонки в перехідній ділянці суцільними стінками і лійкоподібним розширенням на межі між перехідною ділянкою і зоною конденсації, причому зовнішній розмір цього розширення дорівнює внутрішньому розміру корпусу та виконання паропроводу у вигляді щонайменше одного обвідного трубопроводу, герметично приєднаного до корпусу на перехідній ділянці та у кінці зони конденсації дозволяє оптимізувати рух пари та конденсату всередині корпусу без їх взаємного пересічення, а це, в свою чергу, дозволяє суттєво підвищити теплові потоки, що передаються. Підвищення надійності також досягається за рахунок роздільного руху потоків пари та конденсату, що повністю усуває можливість появи режимів блокування руху одного з потоків іншим, а таке блокування може привести до кризового режиму роботи теплової труби, а це в свою чергу - до виходу з ладу приладу чи обладнання, що обслуговується цією тепловою трубою. Технічна суть та принцип дії запропонованої теплової труби пояснюється кресленням. На кресленні зображена теплова труба (див. Фіг.). Теплова труба включає в себе герметичний корпус 1, зони випаровування 2 та конденсації 3, оболонку - конденсатопровід 4, паропровід 5. Капілярно-пориста система розміщена в зоні випаровування 2 корпусу 1 і складається з пористого шару 6 на внутрішній поверхні корпусу в зоні 2 та з артерії-перегородки 7 в цій же зоні 2. Оболонка 4 має повздовжній розріз 8 по всій довжині зони 2 шириною, що дорівнює товщині артеріїперегородки, який заповнений артерією - перегородкою 7. Між зонами випаровування 2 та конденсації 3 розміщена перехідна ділянка 9. Оболонка 4 на межі ділянки 9 і зони 3 має лійкоподібне розширення 10. Теплова труба працює наступним чином. При підведенні теплового потоку до зони випаровування 2 пара утворюється в насиченому теплоносієм пористому шарі 6 капілярно-пористої системи, виходить з цього шару та рухається в проміжку між 12689 4 пористим шаром 6 та оболонкоюконденсатопроводом 4 аж до виходу із зони випаровування. На перехідній ділянці 9 пара переходить у паропровід 5, так як далі її рух всередині корпусу перешкоджається лійкоподібним розширенням 10, і потрапляє в зону конденсації 3. Тут пара конденсується і конденсат по стінках зони 3 рухається в напрямку зони випаровування 2, потрапляє у лійкоподібне розширення 10 і стікає по оболонці-конденсатопроводу 4 через перехідну ділянку 9. В зоні випаровування 2 конденсат потрапляє в артерію-перегородку 7, всмоктується нею і передається на пористий шар 6, який в свою чергу розподіляє конденсат по внутрішній поверхні корпусу 1 в зоні випаровування 2. Далі цикл повторюється. Виготовлений та випробуваний дослідний зразок теплової труби з підвищеною теплотранспортною здатністю з параметрами: діаметр зовнішній та внутрішній в зоні випаровування, мм, відповідно, 20 та 16,8; діаметр зовнішній та внутрішній в зоні конденсації, мм, відповідно, 24 та 20,8; діаметр зовнішній та внутрішній паропроводів, мм, відповідно 12 та 10 (всього було 2 паропроводи); довжини корпусу, зон випаровування і конденсації, мм, відповідно 1160, 570 та 300; товщина і пористість капілярно-пористої системи в зоні випаровування, мм та долі одиниці, відповідно 0,9 та 0,8; товщина та пористість артерії-перегородки, мм та долі одиниці, відповідно 0,9 та 0,8. Випробування проводились на експериментальній установці, що включала систему підведення теплового навантаження, систему охолодження і систему вимірювання, при вертикальній орієнтації (зона конденсації вище зони випаровування). В результаті проведених досліджень було встановлено наступне: - отримано тепловий потік 12кВт, який не був максимальним, тому що система підведення теплового навантаження не дозволила підвести більші теплові потоки; - тепловий потік 12кВт був отриманий при вертикальній орієнтації теплової труби в гравітаційному полі при густині теплового потоку 38.104 Вт/м2; - повний і питомий термічний опір теплової труби склав відповідно (6,1 11,8).10-3К/Вт та (1,8 3,6).10-4 м2.К/Вт; - при тепловому потоку 12кВт середня температура поверхні корпусу в зоні випаровування склала 189,4°С, а перепад температури по тепловій трубі склав 81,9°С; - досягнута висока інтенсивність теплообміну в зоні випаровування, середній коефіцієнт тепловіддачі склав 49000Вт/(м2.К) при густині теплового потоку 38Вт/см2; - досягнута висока ізотермічність в усьому діапазоні теплових навантажень. Таким чином розроблена конструкція теплової труби має підвищену теплотранспортну здатність, невисокий термічний опір та високу надійність в роботі. 5 Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 12689 6 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601