Теплова труба

Изобретение относится к теплотехнике и предназначено для охлаждения СВЧ приборов клинотронов, а также может быть использовано в системах охлаждения электровакуумных приборов типа ЛОВ. Известна тепловая труба для охлаждения отражателей твердотельных оптических генераторов в виде двух оребренных камер (разъемный вариант) и коаксиальной тепловой трубы, содержащей капиллярную стр уктур у в зоне испарения и конденсации [1]. Однако она обладает рядом недостатков. Разъемный вариант конструкции отличается большими габаритами и массой. Неразъемный малым передаваемым тепловым потоком. Известна тепловая труба для охлаждения коллектора электронного прибора, которая состоит из испарителя в виде медного стакана с осевым гнездом для охлаждаемого объекта, транспортной зоны в виде кольцевого зазора между двумя концентрическими трубками и конденсатора, содержащего ряд плоских тр уб с наружным оребрением и капиллярной структурой на внутренней поверхности [2]. Но и эта тепловая труба имеет недостатки: передает относительно малый тепловой поток, содержит большое количество конструктивных элементов, усложняющих ее изготовление и сборку. Наиболее близким к изобретению является техническое решение, по которому тепловые трубы соединяются друг с другом при помощи осевых гнезд, расположенных на торцах труб [3]. Недостатком такого решения является малый тепловой поток, передаваемый трубами, который ограничивается небольшой площадью испарителя, расположенного на гладкой цилиндрической стенке гнезда. Отсутствие артерий может приводить к нежелательным "явлениям пережога". Данная конструкция мало пригодна при ограничениях места размещения с объектами охлаждения в аксиальном направлении. В основу изобретения поставлена задача создать тепловую трубу с увеличенным теплопереносом и небольшими массогабаритными характеристиками. Для решения этой задачи в тепловой трубе, содержащей конденсатор и испаритель, последний из которых имеет цилиндрический корпус, в основании которого соосно выполнено гнездо под охлаждаемый объект, при этом стенки корпуса и гнезда покрыты капиллярной структурой, стенка гнезда выполнена гофрированной, а капиллярная структура, расположенная на этой стенке, сообщена с капиллярной структурой корпуса посредством капиллярных перемычек, при этом конденсатор выполнен в виде по крайней мере одной трубы, снабженной наружным оребрением, соединенной с испарителем открытым концом и имеющей диаметр, меньший диаметра корпуса испарителя. Упомянутый конец трубки конденсатора укреплен на боковой поверхности корпуса испарителя. Кроме того, конец трубки конденсатора укреплен на основании корпуса испарителя, противоположном основанию с гнездом. На фиг.1 - 4 схематически приведен общий вид тепловой трубы с поперечным и продольным разрезами испарителя. В состыкованном положении с тепловой трубой для наглядности условно показан охлаждаемый объект - клинотрон. В вариантах исполнения на фиг.1 в первом случае конденсатор тепловой трубы прикреплен к боковой поверхности корпуса испарителя, во втором - на основании корпуса, противоположно гнезду под клинотрон. Тепловая труба имеет испаритель 1, состоящий из цилиндрического корпуса диаметром 50мм, высотой 15мм, в основании которого соосно выполнено гнездо для корпуса 2 замедляющей системы клинотрона 3. В варианте тепловой трубы на фиг.1 гнездо 4 выполнено в виде цилиндрического сквозного отверстия. Внутренняя полость испарителя 1 содержит капиллярную структур у - тонким слоем 5 спеченных медных волокон покрыта гофрированная поверхность 6, прилегающая к зоне тепловыделения, и в 2 раза более толстым слоем 7 высокопористых волокон покрыта поверхность противоположной стенки. Слои 5 и 7 соединены между собой двумя параллельными капиллярными перемычками 8 - артериями в виде дисков. Использование зоны испарения а виде развитой гофрированной поверхности 6, содержащей участки с различной удаленностью от источника тепловыделения, позволяет уменьшить плотность теплового потока и обеспечить устойчивый теплообмен при его значительном увеличении. Конденсатор состоит из двух оребренных трубок 9 диаметром 16мм и длиной 300мм с наружным оребрением из алюминия диаметром 42мм (суммарная площадь оребрения 0,4м 2). Масса предлагаемого варианта выполнения тепловой трубы 0,85кг. Представленный на фиг.3 вариант исполнения тепловой трубы предусматривает расположение трубки 8 конденсатора на основании корпуса испарителя 1, противоположном основанию с гнездом 10 под корпус 2 замедляющей системы клинотрона 3. Гнездо 10 выполнено в виде глухого цилиндрического отверстия. Внутренняя полость испарителя 1 покрыта капиллярной структурой 7 и имеет дополнительную торцевую поверхность, образованную за счет стенки дна гнезда 10. Капиллярные покрытия гофрированной поверхности и противоположной ей стенки соединены между собой четырьмя осевыми капиллярными перемычками 11 - артериями. Работает заявляемая тепловая труба (первый вариант фиг.1) следующим образом. При выделении тепла корпусом 2 замедляющей системы клинотрона 3 во время его работы из капиллярной структуры 5, покрывающей гофрированную поверхность 6, испаряется теплоноситель (например, вода), пар под воздействием разницы давления поступает в конденсатор 9, где конденсируется, и под действием сил тяжести конденсат стекает в испаритель 1. В испарителе 1 под действием капиллярных сил из капиллярной структуры 7 по артериям 8 теплоноситель попадает в основную зону испарения - структур у 5 на гофрированной поверхности 6. По сравнению с прототипом заявляемая тепловая труба позволяет увеличить передаваемый тепловой поток. Как показали результаты испытаний, при расходе воздуха температурой 30°C, снимающего тепло с конденсатора, 40кг/ч, заявляемая тепловая труба обеспечивает отвод 800Вт выделяемой клинотроном тепловой мощности при температуре корпуса не выше 110°C. К преимуществам заявляемой тепловой трубы необходимо отнести то, что она "вписывается" в пакетированную конструкцию клинотрона в условиях ограниченного пространства магнитного зазора без увеличения его длины (магнитная система, необходимая для работы клинотрона, как и приборов типа ЛОВ. на рисунках не показана), позволяет значительно снизить массогабаритные параметры всей системы в целом, т.е. клинотрона с системой охлаждения, повысить ее надежность и увеличить ресурс работы в результате замены принудительного водяного охлаждения, что особенно важно в нестационарных усло виях эксплуатации.