Термосифон, нечувствительный к положению в пространстве

(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) Термосифон, нечувствительный к положению в пространстве, включающий испаритель, конденсационную трубу и теплоноситель, отличающийся тем, что конденсационная труба выполнена в виде кольца, испаритель выполнен в виде прямой трубы, являющейся диаметром конденсационной трубы-кольца, внутренняя поверхность испарителя покрыта слоем капиллярной структуры, а объем теплоносителя равен половине внутреннего объема конденсационной трубы. Полезная модель относится к теплотехнике. Известен термосифон, включающий испаритель и конденсатор, соединенные трубопроводами, теплоноситель, а также электрический нагреватель в зоне конденсатора 1. Нагреватель включается, когда термосифон оказывается в перевернутом положении (испаритель выше конденсатора). Нагрев конденсата приводит к образованию в конденсаторе паровых пузырей, которые, двигаясь вверх по конденсатопроводу, увлекают за собой кон 91802013.04.30 денсат и доставляют его в испаритель, обеспечивая работу термосифона в перевернутом положении. Недостатками известного термосифона являются усложненная конструкция, требующая применения нагревателя, источника электрического тока и электрических коммуникаций, а также дополнительные траты энергии. В качестве прототипа выбран нечувствительный к положению в пространстве термосифон, включающий испаритель, прямые конденсационные трубы, расположенные по разные стороны испарителя, и теплоноситель, объем которого больше суммарного внутреннего объема испарителя и половины конденсационных труб 2. Недостатком данной конструкции термосифона являются его большие габариты в направлении теплопередачи, обусловленные необходимостью располагать по обе стороны от испарителя две группы прямых конденсационных труб, осуществляющих теплопередачу попеременно в зависимости от положения термосифона. Другим недостатком известного термосифона является наличие положения в пространстве, в котором действие гравитации ощутимо отрицательно сказывается на характеристиках термосифона. А именно в положении, когда конденсационные трубы расположены горизонтально, а корпус испарителя вертикально, объем испарителя лишь частично заполнен теплоносителем, так что верхняя часть теплоприемного основания испарителя лишена возможности участвовать в процессе парообразования и оказывается неохлаждаемой. Задача, которую решает предлагаемая полезная модель, заключается в уменьшении габаритов термосифона и полном исключении влияния положения в пространстве на характеристики термосифона. Поставленная задача реализуется тем, что в термосифоне, включающем испаритель,конденсационную трубу и теплоноситель, конденсационная труба выполнена в виде кольца, испаритель выполнен в виде прямой трубы, являющейся диаметром конденсационной трубы-кольца, внутренняя поверхность испарителя покрыта слоем капиллярной структуры, а объем теплоносителя равен половине внутреннего объема конденсационной трубы. Сущность полезной модели поясняется фигурой, на которой изображена конструкция термосифона, нечувствительного к положению в пространстве. Термосифон состоит из конденсационной трубы 1, выполненной в виде кольца, и испарителя 2, выполненного в виде прямой трубы, являющейся диаметром конденсационной трубы-кольца 1. Внутренняя поверхность испарителя 2 покрыта слоем капиллярной структуры 3, спеченной, например, из металлического порошка. Внутренний объем термосифона заполнен жидким теплоносителем 4, причем объем теплоносителя 4 равен половине внутреннего объема конденсационной трубы 1. Термосифон работает следующим образом. Под воздействием тепла, подводимого к испарителю 2, происходит испарение жидкого теплоносителя 4, частично заполняющего объем испарителя и пропитывающего капиллярную структуру 3. Образующийся пар удаляется из испарителя 2 в верхнюю, свободную от жидкого теплоносителя часть конденсационной трубы 1, где, отдавая тепло стенкам конденсационной трубы 1, переходит в жидкое состояние и под действием силы тяжести стекает в испаритель 2, замыкая испарительно-конденсационный цикл. При любом положении в пространстве половина объема конденсационной трубы 1 расположена выше испарителя 2, так что всегда, независимо от положения термосифона,происходит конденсация пара в этой верхней половине конденсационной трубы и стекание жидкого теплоносителя в расположенный ниже испаритель 2. Поскольку объем теплоносителя 4 равен половине внутреннего объема конденсационной трубы 1,теплоноситель 4 при любом положении термосифона имеет контакакт с капиллярной структурой 3. Под действием капиллярных сил, создаваемых порами капиллярной структуры 3, теплоноситель пропитывает весь объем капиллярной структуры 3, так что испаре 2 91802013.04.30 ние теплоносителя из капиллярной структуры 3 и охлаждение испарителя 2 происходят по всей длине испарителя 2 независимо от его положения в пространстве. Таким образом, независимо от положения термосифона в пространстве, в его внутреннем объеме непрерывно и стабильно происходят процессы испарения - конденсации возврата конденсата в испаритель 2. Следовательно, термосифон представленной конструкции является нечувствительным к положению в пространстве. Поскольку конденсационная труба 1 выполнена в виде кольца, габариты термосифона в направлении теплопередачи снижены примерно в 3 раза по сравнению с известным термосифоном с прямыми конденсационными трубами, что является важным преимуществом в свете миниатюризации охлаждаемой электроники. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3