Спосіб термосифонного охолодження

Реферат: Винахід належить до теплотехніки і може бути використаний як кондиціонер для охолодження закритих приміщень, коли зовнішня температура перевищує внутрішню. Спосіб термосифонного охолодження включає випаровування холодоагента термосифона з поглинанням теплоти у зоні випаровування, переміщення його до зони конденсації, яку охолоджують і в якій виділяється теплота, а конденсат стікає до зони випаровування. Згідно з винаходом, зона випаровування розміщена в замкнутому об'ємі середовища, а температура повітря, в якому знаходиться зона конденсації, перевищує температуру зони випаровування термосифона, при цьому за рахунок охолодження зони конденсації за допомогою термоелектричного елемента охолоджується повітря в замкнутому об'ємі. Винахід забезпечує розширення функціональних можливостей способу термосифонного охолодження. UA 116161 C2 (12) UA 116161 C2 UA 116161 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до теплотехніки і може використовуватись в теплопередавальних пристроях. Відомий спосіб термосифонного охолодження, в якому при підведенні тепла до зони випаровування холодоагент випаровується з поглинанням теплоти, переміщується до зони конденсації, конденсується з виділенням теплоти та стікає назад до зони випаровування (Технология термосифонного охлаждения [Електронний ресурс]. Режим доступу: https://www.dantherm.com/ru/охлаждение-электронного-оборудования/технологии-иинновации/термосифон-постоянного-тока/) Відомий спосіб може працювати за умови, коли температура, що підводиться до зони випаровування, перевищує температуру середовища, в якому знаходиться зона конденсації термосифона, у зв'язку з чим використання даного способу обмежується, наприклад, охолодженням шаф та контейнерів з телекомунікаційним обладнанням (сервери, радіопередавальні станції, високочастотні процесори і т. п.) температура всередині яких перевищує зовнішню температуру. Задачею винаходу є розширення функціональних можливостей способу термосифонного охолодження, наприклад, для його використання як кондиціонера, коли зовнішня температура повітря перевищує температуру в приміщенні. Поставлена задача вирішується тим, що у відомому способі термосифонного охолодження зона конденсації термосифона додатково охолоджується, наприклад, способом термоелектричного охолодження. За рахунок цього, тиск в корпусі термосифона суттєво зменшується і холодоагент переходить в пару з поглинанням теплоти, переміщується до зони конденсації, конденсується з виділенням теплоти та стікає до зони випаровування. Це забезпечує можливість роботи термосифона за умови, коли температура середовища, в якому знаходиться зона конденсації перевищує температуру зони випаровування термосифона. На фіг. 1 схематично зображена термосифонна система охолодження, в якій реалізовано спосіб, що пропонується; на фіг. 2 - наведено фото робочого макета умовного житлового приміщення зі встановленою системою термосифонного охолодження, на якому проводились експериментальні випробування; на фіг. 3 - наведено результат експериментального випробування. Термосифонна система охолодження складається з термосифона 1, внутрішнього радіатора 2 з відповідним вентилятором, зовнішнього радіатора 3 з відповідним вентилятором та термоелектричним елементом охолодження 4, датчиків температури 5 та 6, універсального програмно апаратного комплексу 7 та джерела живлення 8. При вмиканні джерела живлення 8 термоелектричний модуль 4 охолоджує зону конденсації термосифона з зовнішнім радіатором 3 за рахунок чого тиск в термосифоні 1 спадає, холодоагент випаровується з поглинанням теплоти, переміщується до зони конденсації, конденсується з виділенням теплоти та стікає до зони випаровування, що призводить до зниження температури в кімнаті. Перевірка працездатності запропонованого способу термосифонного охолодження проводилась на робочому макеті, наведеному на фото фіг. 2. Внутрішній об'єм пристрою 3 складав 0,125 м .Термосифон виготовлений з мідної трубки діаметром 10 мм та завдовжки 500 мм. Як холодоагент в термосифоні використовувався спирт в об'ємі 2,5 см. Як внутрішній та зовнішній радіатори і вентилятори використані кулери для охолодження процесорів комп'ютерів. Додаткове охолодження зони конденсації зовнішнього радіатора здійснювалось за рахунок випаровування спирту, що надходив через гніт з ємності 200 мл. Реєстрування показань, їх оброблення, запам'ятовування та вивід на екран комп'ютера здійснювались за допомогою датчиків температури та універсального програмно-апаратного комплексу, розроблених в Інституті прикладної фізики НАН України (м. Суми). За результатами експерименту побудовано графік фіг. 3 залежності температури в замкнутому об'ємі пристрою від часу роботи термосифонної системи охолодження, з якого видно, що за 10 хвилин температура в замкнутому об'ємі понизилась на 7,5 °C, що підтверджує працездатність запропонованого способу охолодження. Розрахований коефіцієнт енергоефективності лежить в межах значень побутових кондиціонерів і складає EER=5,7 одиниць. Апробація запропонованого способу термосифонного охолодження проведена на Всеукраїнському конкурсі винахідницьких і раціоналізаторських проектів (Київ, 11 лютого 2016 р). під назвою "CheapCold" - кондиціонер майбутнього. Проект зайняв перше місце. 1 UA 116161 C2 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 10 Спосіб термосифонного охолодження, який включає випаровування холодоагенту термосифона з поглинанням теплоти у зоні випаровування, переміщення його до зони конденсації, яку охолоджують і в якій виділяється теплота, а конденсат стікає до зони випаровування, який відрізняється тим, що зона випаровування розміщена в замкнутому об'ємі середовища, а температура повітря, в якому знаходиться зона конденсації, перевищує температуру зони випаровування термосифона, при цьому за рахунок охолодження зони конденсації за допомогою термоелектричного елемента охолоджується повітря в замкнутому об'ємі. 2 UA 116161 C2 Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3