Конденсатор тепловой трубы

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(72) Автор Мазюк Виктор Васильевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(57) Конденсатор тепловой трубы, включающий стенку корпуса, паровой канал и порошковую капиллярную структуру на стенке корпуса, смачиваемую жидким теплоносителем,отличающийся тем, что в капиллярной структуре имеются вставки из высокотеплопроводного компактного материала, контактирующие со стенкой корпуса, радиальный размер вставок меньше толщины капиллярной структуры, а поверхность вставок, обращенная в паровой канал, не смачивается жидким теплоносителем. 100252014.04.30 Полезная модель относится к теплотехнике, в частности к тепловым трубам. Известен конденсатор тепловой трубы (термосифона), включающий стенку корпуса и паровой канал 1. Поступающий из испарителя тепловой трубы по паровому каналу парообразный теплоноситель конденсируется на стенке корпуса, отдавая теплоту фазового перехода. Под действием гравитации жидкий теплоноситель по стенке корпуса стекает из конденсатора тепловой трубы в испаритель. Недостатком известного конденсатора является низкая интенсивность теплообмена при конденсации парообразного теплоносителя. Это связано с тем, что в конденсаторе термосифона на гладкой стенке корпуса имеет место пленочная конденсация. Пленка конденсата обладает большим термическим сопротивлением при передаче теплоты фазового перехода к стенке. Другим недостатком известного конденсатора является ограничение его положения в пространстве углами наклона, при которых под действием гравитации происходит эффективное стекание жидкого теплоносителя по стенке корпуса. В качестве прототипа выбран конденсатор тепловой трубы, включающий стенку корпуса, паровой канал и порошковую капиллярную структуру на стенке корпуса, смачиваемую жидким теплоносителем 2. Поступающий из испарителя тепловой трубы по паровому каналу парообразный теплоноситель конденсируется на поверхности порошковых частиц капиллярной структуры, отдавая теплоту фазового перехода. Под действием капиллярных сил, создаваемых порами капиллярной структуры, жидкий теплоноситель по поровому пространству капиллярной структуры перетекает из конденсатора тепловой трубы в испаритель. Недостатком данного конденсатора также является низкая интенсивность теплообмена при конденсации парообразного теплоносителя. Это связано с тем, что на поверхности порошковых частиц капиллярной структуры также имеет место пленочная конденсация,обусловливающая большое термическое сопротивление при передаче теплоты фазового перехода к частице порошка. Кроме того, теплопередача от поверхности капиллярной структуры, обращенной в паровой канал, к стенке корпуса осуществляется посредством эффективной теплопроводности порошковой капиллярной структуры, которая значительно ниже теплопроводности компактного металла. Это также увеличивает общее термическое сопротивление конденсатора тепловой трубы. Задача, которую решает предлагаемая полезная модель, заключается в интенсификации процесса теплообмена при конденсации парообразного теплоносителя в конденсаторе тепловой трубы. Поставленная техническая задача реализуется тем, что в конденсаторе тепловой трубы,включающем стенку корпуса, паровой канал и порошковую капиллярную структуру на стенке корпуса, смачиваемую жидким теплоносителем, в капиллярной структуре имеются вставки из высокотеплопроводного компактного материала, контактирующие со стенкой корпуса, радиальный размер вставок меньше толщины капиллярной структуры, а поверхность вставок, обращенная в паровой канал, не смачивается жидким теплоносителем. Сущность полезной модели поясняется фигурой, на которой изображена конструкция конденсатора тепловой трубы. Конденсатор тепловой трубы включает стенку корпуса 1, паровой канал 2 и порошковую капиллярную структуру 3 на стенке корпуса 1, смачиваемую жидким теплоносителем. В капиллярной структуре 3 имеются вставки 4 из высокотеплопроводного компактного материала, контактирующие со стенкой корпуса 1, радиальный размер вставок 4 меньше толщины капиллярной структуры 3, а поверхность вставок 4, обращенная в паровой канал, не смачивается жидким теплоносителем. Конденсатор тепловой трубы работает следующим образом (фигура). Поскольку теплопроводность вставок 4 значительно выше теплопроводности капиллярной структуры 3, радиальный перепад температуры во вставках 4 меньше, чем в ка 2 100252014.04.30 пиллярной структуре 3. Это значит, что температура поверхности вставок 4, обращенной в паровой канал 2, ниже, чем температура поверхности капиллярной структуры 3. Поэтому поступающий из испарителятепловой трубы по паровому каналу 2 парообразный теплоноситель конденсируется на более холодной поверхности вставок 4, отдавая теплоту фазового перехода. Благодаря высокой теплопроводности материала вставок 4 тепло передается стенке корпуса 1 при небольшом перепаде температуры. Поскольку поверхность вставок 4, обращенная в паровой канал, не смачивается жидким теплоносителем, на этой поверхности происходит капельная конденсация, при этом коэффициент теплоотдачи на порядок выше, чем при пленочной конденсации. В процессе капельной конденсации размер капель конденсата увеличивается до тех пор, пока капли не касаются выступающей над вставками 4 капиллярной структуры 3. Под действием капиллярных сил, создаваемых порами капиллярной структуры 3, смачиваемой жидким теплоносителем, капли впитываются капиллярной структурой 3, и по ее поровому пространству жидкий теплоноситель перетекает из конденсатора тепловой трубы в испаритель. Благодаря высокому коэффициенту теплоотдачи при капельной конденсации теплоносителя на несмачиваемой поверхности вставок 4, а также высокой теплопроводности материала вставок 4 обеспечивается значительная интенсификация процесса теплообмена при конденсации парообразного теплоносителя в конденсаторе тепловой трубы. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3