Контурная тепловая труба с неперевернутым мениском

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ КОНТУРНАЯ ТЕПЛОВАЯ ТРУБА С НЕПЕРЕВЕРНУТЫМ МЕНИСКОМ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(72) Авторы Докторов Вячеслав Викторович Мазюк Виктор Васильевич Рак Анатолий Леонидович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(57) 1. Контурная тепловая труба с неперевернутым мениском, включающая конденсатор,конденсатопровод, паропровод и испаритель с капиллярной структурой внутри, отличающаяся тем, что капиллярная структура внутри испарителя выполнена в виде высокотеплопроводного слоя, а движение жидкого теплоносителя из жидкостного канала организовано в продольном направлении капиллярной структуры. 2. Контурная тепловая труба с неперевернутым мениском по п. 1, отличающаяся тем,что испаритель выполнен с одним общим пароотводным каналом постоянного поперечного сечения внутри капиллярной структуры. 3. Контурная тепловая труба с неперевернутым мениском по п. 2, отличающаяся тем,что зона нагрева испарителя отделена от жидкостного канала капиллярным затвором из низкотеплопроводного материала. 4. Контурная тепловая труба с неперевернутым мениском по п. 3, отличающаяся тем,что объем пор капиллярной структуры в зоне испарения больше объема конденсационной части конденсатора.(56) 1..,,. - .12 .. - , 2002. - . 134138. 2. Патент США 6533029, МПК 28 15/00, 2003. Полезная модель относится к теплотехнике. Известна контурная тепловая труба, включающая испаритель с капиллярной структурой и пароотводными каналами внутри, конденсатор, конденсатопровод и паропровод 1. Недостаток известной контурной тепловой трубы связан с тем, что капиллярная структура испарителя внутри себя содержит пароотводные каналы для организации процесса испарения по принципу перевернутого мениска. Это требует применения для изготовления капиллярной структуры низкотеплопроводных материалов во избежание закипания жидкого теплоносителя в компенсационной камере. Тем самым создается высокое термическое сопротивление испарителя. В качестве прототипа выбрана контурная тепловая труба, включающая конденсатор,конденсатопровод, паропровод, и испаритель с капиллярной структурой внутри, выполненной из высокотеплопроводной основной и низкотеплопроводной распределительной частей, и пароотводными каналами внутри капиллярной структуры для организации испарения по принципу неперевернутого мениска 2. Недостатком данной конструкции контурной тепловой трубы является перекрытие значительной площади основной части капиллярной структуры выступами распределительной части, что снижает испарительную способность капиллярной структуры. Недостатком известной конструкции контурной тепловой трубы является также значительный паразитный тепловой поток, направленный от нагреваемой поверхности испарителя к жидкому теплоносителю через распределительную часть капиллярной структуры, ввиду непосредственной близости жидкостного канала испарителя от нагреваемой поверхности. Недостатком известной конструкции контурной тепловой трубы является также невозможность ее запуска при произвольном взаимном расположении испарителя и конденсатора, поскольку конструкция не обеспечивает конденсацию пузырьков пара в жидкостном канале при произвольном соотношении объема пор капиллярной структуры и объема конденсационной части конденсатора. В результате пар, который при запуске может заполнять жидкостный канал, не конденсируется и блокирует доступ жидкости в капиллярную структуру. Существенным недостатком известной конструкции контурной тепловой трубы является также сложность ее изготовления. Задача, которую решает предлагаемая полезная модель, заключается в увеличении площади испарения, уменьшении паразитного теплового потока, обеспечении запуска контурной тепловой трубы при любом взаимном расположении испарителя и конденсатора, упрощении изготовления тепловой трубы. Поставленная задача реализуется тем, что в контурной тепловой трубе с неперевернутым мениском, включающей конденсатор, конденсатопровод, паропровод и испаритель с капиллярной структурой внутри, капиллярная структура внутри испарителя выполнена в виде высокотеплопроводного слоя, а движение жидкого теплоносителя из жидкостного канала организовано в продольном направлении капиллярной структуры испаритель выполнен с одним общим пароотводным каналом постоянного поперечного сечения внутри капиллярной структуры зона нагрева испарителя отделена от жидкостного канала капиллярным затвором из низкотеплопроводного материала объем пор капиллярной структуры в зоне испарения больше объема конденсационной части конденсатора. 2 24072006.02.28 Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором изображена конструкция плоского испарителя контурной тепловой трубы (фигура). Контурная тепловая труба с неперевернутым мениском состоит из конденсатора 1, паропровода 2, конденсатопровода 3, испарителя 4, внутри которого содержатся капиллярная структура в виде высокотеплопроводного слоя 5 на нагреваемой поверхности и капиллярный затвор 6 из низкотеплопроводного материала. К испарителю подводится тепло 7, а от конденсатора в том же количестве отводится тепло 8. Контурная тепловая труба с неперевернутым мениском работает следующим образом. Под воздействием тепла 7, подводимого к испарителю, в зоне испарения капиллярной структуры происходит испарение жидкого теплоносителя, содержащегося в порах капиллярной структуры высокотеплопроводного теплоносителя 5. Образующийся пар удаляется из испарителя 4 через паропровод 2 в конденсатор 1, где, отдавая в зоне конденсации тепло 8, переходит в жидкое состояние и под действием капиллярных сил через конденсатопровод 3 возвращается в испаритель 4 через капиллярный затвор 6. Увеличение площади испарения достигается отказом от наличияраспределительной части капиллярной структуры и распределением жидкого теплоносителя по нагреваемой поверхности посредством продольного транспорта жидкого теплоносителя по прилегающему к нагреваемой поверхности высокотеплопроводному слою капиллярной структуры. Уменьшение паразитного теплового потока от нагреваемой поверхности испарителя к жидкому теплоносителю достигается удалением жидкостного канала от зоны нагрева на достаточное расстояние и разделение жидкостного канала и зоны нагрева капиллярным затвором из низкотеплопроводного материала. Обеспечение запуска контурной тепловой трубы при любом взаимном расположении испарителя и конденсатора гарантируется тем, что объем пор капиллярной структуры в зоне испарения больше объема конденсационной части конденсатора. Если по какой-либо причине в конденсатопроводе 3 появляется пузырь пара и впоследствии блокирует доступ жидкости в капиллярную структуру 5, то испаряющийся из капиллярной структуры в зоне испарения теплоноситель конденсируется в конденсаторе 1 и занимает весь объем зоны конденсации прежде, чем капиллярная структура в зоне испарения полностью осушится,поскольку объем пор капиллярной структуры в зоне испарения больше объема зоны конденсации. Дальнейшее испарение теплоносителя приводит к росту давления в тепловой трубе, в результате чего пар на границе конденсатопровода и капиллярной структуры конденсируется и доступ жидкости в капиллярную структуру возобновляется. Упрощение процесса изготовления капиллярной структуры достигается использованием капиллярной структуры с одним пароотводным каналом постоянного сечения на всем протяжении зоны нагрева. Таким образом, при использовании предлагаемой полезной модели увеличивается площадь испарения, уменьшается паразитный тепловой поток, обеспечивается запуск контурной тепловой трубы при любом взаимном расположении испарителя и конденсатора, упрощается изготовление тепловой трубы. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.