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(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(57) 1. Контурная тепловая труба с неперевернутым мениском, включающая конденсатор,конденсатопровод, паропровод и испаритель с компенсационной камерой и капиллярной структурой внутри, отличающаяся тем, что капиллярная структура внутри испарителя выполнена в виде высокотеплопроводного слоя, а движение жидкого теплоносителя из компенсационной камеры 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 компенсационной камеры капиллярным затвором из низкотеплопроводного материала. 4. Контурная тепловая труба с неперевернутым мениском по п. 3, отличающаяся тем,что объем компенсационной камеры больше объема конденсационной части конденсатора. 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 компенсационной камерой и 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 компенсационной камеры 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 компенсационной камере при произвольном соотношении объема компенсационной камеры и объема конденсационной части конденсатора. В результате пар, который при запуске может заполнять компенсационную камеру, 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 компенсационной камерой и капиллярной структурой внутри, капиллярная структура внутри испарителя выполнена в виде высокотеплопроводного слоя, а движение жидкого теплоносителя из компенсационной камеры организовано в продольном направлении капиллярной структуры испаритель выполнен с одним общим пароотводным каналом постоянного поперечного сечения внутри капиллярной структуры зона нагрева испарителя отделена от компенсационной камеры капиллярным затвором из низкотеплопроводного 2 27292006.06.30 материала объем компенсационной камеры больше объема конденсационной части конденсатора. Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором изображена конструкция плоского испарителя контурной тепловой трубы (фиг. 1). 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, капиллярный затвор 6 из низкотеплопроводного материала и компенсационная камера 7. К испарителю подводится тепло 8, а от конденсатора в том же количестве отводится тепло 9. Контурная тепловая труба с неперевернутым мениском работает следующим образом. Под воздействием тепла 8, 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 9, переходит в жидкое состояние и под действием капиллярных сил через конденсатопровод 3 возвращается в испаритель 4 через компенсационную камеру 7 и капиллярный затвор 6. Увеличение площади испарения достигается отказом от наличия распределительной части капиллярной структуры и распределением жидкого теплоносителя по нагреваемой поверхности посредством продольного транспорта жидкого теплоносителя по прилегающему к нагреваемой поверхности высокотеплопроводному слою капиллярной структуры 5. Уменьшение паразитного теплового потока от нагреваемой поверхности испарителя к жидкому теплоносителю достигается удалением компенсационной камеры 7 от зоны нагрева на достаточное расстояние и разделение компенсационной камеры 7 и зоны нагрева капиллярным затвором из низкотеплопроводного материала 6. Обеспечение запуска контурной тепловой трубы при любом взаимном расположении испарителя и конденсатора гарантируется тем, что объем компенсационной камеры больше объема конденсационной части конденсатора. Если по какой-либо причине в конденсатопроводе 3 появляется пузырь пара достаточно большой, чтобы впоследствии блокировать доступ жидкости в компенсационную камеру 7, то конденсатор оказывается полностью заполненным жидким теплоносителем. Тогда испаряющийся из капиллярной структуры 5 в зоне испарения теплоноситель не может конденсироваться в конденсаторе 1, что приводит к росту давления в тепловой трубе, в результате чего пар в прилегающей к компенсационной камере части конденсатопровода 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. 3