RU2022230C1

RU2022230C1 - Heat pipe

Info

Publication number: RU2022230C1
Application number: SU4919607/06A
Authority: RU
Inventors: А.Е. Дюдин; Г.В. Дмитриев; В.А. Антич; И.Т. Гладышев; В.В. Двирный; Б.В. Дранишников; К.Г. Смирнов-Васильев; В.Ф. Чернышов; В.М. Сергеев; С.Ф. Подшивалов
Original assignee: Научно-производственное объединение прикладной механики
Priority date: 1991-03-14
Filing date: 1991-03-14
Publication date: 1994-10-30

Abstract

FIELD: heat engineering. SUBSTANCE: inside wall of case of pipe is provided with constructional wick. The wick is made of curved longitudinal passages. The passages can be sinusoidal. EFFECT: enhanced efficiency. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к теплотехнике, а именно к теплопередающим устройствам. The invention relates to heat engineering, namely to heat transfer devices.

Известны конструкции тепловых труб (ТТ) с конструкционными фитилями, т. е. ТТ, в которых фитильная структура выполнена в виде прямых продольных каналов (Чи С. Тепловые трубы. Теория и практика. М.: Машиностроение, 1981, с. 138-139; Низкотемпературные тепловые трубы летательных аппаратов/Под ред. Г.И.Воронина. М.: Машиностроение, 1976, с. 104-105). There are known designs of heat pipes (TT) with structural wicks, i.e. TT, in which the wick structure is made in the form of direct longitudinal channels (Chi C. Heat pipes. Theory and practice. M: Mechanical Engineering, 1981, p. 138-139 ; Low-temperature heat pipes of aircraft / Edited by G.I. Voronin, Moscow: Mashinostroenie, 1976, pp. 104-105).

ТТ с прямыми продольными канавками имеют недостатки (Дан П., Рей Д. Тепловые трубы. М.: Энергия, 1979, с. 88). В общем случае канавки не обеспечивают необходимый капиллярный напор в гравитационном поле. Теплопередающая способность таких труб может ограничиваться устойчивостью поверхности жидкой пленки - срывом влаги. Поскольку ТТ с конструкционным фитилем в виде прямых продольных каналов жидкость и пар движутся строго в противоположных направлениях, на поверхности раздела фаз возникает сдвигающая сила. Если скорость пара достаточно велика, то может быть достигнут предел, когда жидкость будет отрываться от поверхности фитиля и уноситься потоком пара. TTs with straight longitudinal grooves have disadvantages (Dan P., Ray D. Heat pipes. M.: Energia, 1979, p. 88). In the general case, the grooves do not provide the necessary capillary pressure in the gravitational field. The heat transfer capacity of such pipes can be limited by the stability of the surface of the liquid film - the breakdown of moisture. Since CTs with a construction wick in the form of direct longitudinal channels, liquid and vapor move strictly in opposite directions, a shear force arises on the interface. If the steam velocity is high enough, then the limit can be reached when the liquid breaks off the surface of the wick and is carried away by the steam stream.

Как средство борьбы с этим явлением предлагается винтовая нарезка канавок. В этом случае жидкость и пар движутся под некоторым углом друг к другу и возможно смещение жидкости в канавке к одной из стенок, но вырывание капель из каналов значительно менее интенсивно. Преимуществом винтовой капиллярной структуры является то, что несколько уменьшается унос жидкости из фитиля в паровой поток. Однако винтовая или резьбовая нарезка не лишена своих недостатков. Резьба может быть нарезана только в цилиндрических трубах. Кроме того, вследствие большой длины пути по винтовому каналу по сравнению с продольным резьба не может применяться для продольной транспортировки жидкости. As a means of combating this phenomenon, screw grooving is proposed. In this case, the liquid and vapor move at a certain angle to each other and it is possible to displace the liquid in the groove to one of the walls, but dropping the droplets from the channels is much less intense. The advantage of a screw capillary structure is that the fluid entrainment from the wick to the vapor stream is somewhat reduced. However, screw or thread cutting is not without its drawbacks. Threads can only be cut in cylindrical pipes. In addition, due to the large length of the path along the helical channel compared with the longitudinal thread can not be used for longitudinal transportation of liquid.

Цель изобретения - улучшение теплофизических характеристик ТТ с конструкционными фитилями за счет уменьшения уноса рабочей жидкости паровым потоком. The purpose of the invention is to improve the thermophysical characteristics of TT with structural wicks by reducing the ablation of the working fluid by the steam stream.

Поставленная цель достигается выполнением фитиля в виде продольных криволинейных каналов, не переходящих в винтовую нарезку. This goal is achieved by the implementation of the wick in the form of longitudinal curved channels that do not go into a screw thread.

На чертеже приведена предлагаемая ТТ, развертка капиллярной структуры. The drawing shows the proposed TT scan of the capillary structure.

Тепло подводится к зоне испарения 1, где происходит испарение рабочей жидкости. Из зоны испарения пар передается в зону конденсации 2, где конденсируется, отдавая тепло стенке ТТ. Жидкое рабочее тело по капиллярным каналам 3 возвращается в зону испарения. Heat is supplied to the evaporation zone 1, where the evaporation of the working fluid. From the evaporation zone, steam is transferred to condensation zone 2, where it condenses, giving off heat to the wall of the CT. The liquid working fluid returns through the capillary channels 3 to the evaporation zone.

Существенным отличием предлагаемой ТТ от ранее известных заключается в том, что рабочее тело из зоны конденсации в зону испарения идет практически весь путь под углом к встречному потоку пара, что значительно снижает вероятность отрыва капель от капиллярных каналов. Конструкция ТТ за счет запаса мощности по уносу жидкости паром может позволить увеличивать скорость пара за счет уменьшения внутреннего диаметра. A significant difference between the proposed TT and the previously known ones is that the working fluid from the condensation zone to the evaporation zone goes almost all the way at an angle to the oncoming steam stream, which significantly reduces the probability of separation of droplets from capillary channels. The design of the TT due to the power reserve for the ablation of liquid by steam can allow to increase the speed of steam by reducing the inner diameter.

Предельное значение переносимой мощности по уносу жидкости потоком пара в ТТ, где жидкость и пар движутся в противоположном направлении, определяется по формуле:
Q_e, _max=A_v·r

, где A_v - площадь поперечного сечения парового канала;
r - теплота парообразования жидкости;
σ - коэффициент поверхностного натяжения;
r_h,s - гидравлический радиус поверхностных пор фитиля;
ρ_v - плотность жидкости.The limiting value of the transferred power for the ablation of a liquid by a steam flow in a TT, where the liquid and steam move in the opposite direction, is determined by the formula:
Q _e, _max = A _v · r

where A _v is the cross-sectional area of the steam channel;
r is the heat of vaporization of the liquid;
σ is the coefficient of surface tension;
r _{h, s} is the hydraulic radius of the surface pores of the wick;
ρ _v is the fluid density.

Из формулы видно, что запас позволяет уменьшить внутренний диаметр. С уменьшением внутреннего диаметра ТТ уменьшаются масса и габаритные размеры. Эти факты можно положить в основу расчета экономического эффекта. It can be seen from the formula that the stock can reduce the inner diameter. With a decrease in the inner diameter of the CT, the mass and overall dimensions decrease. These facts can be the basis for calculating the economic effect.

Признаки, сходные с признаками, отличающими заявляемое решение от прототипа, не обнаружены, следовательно, оно соответствует критерию "существенные отличия". Signs similar to those that distinguish the claimed solution from the prototype are not found, therefore, it meets the criterion of "significant differences".

Claims

1. HEAT PIPE with zones of evaporation and condensation, comprising a housing with a structural wick, partially filled with a working fluid, characterized in that, in order to improve the thermophysical characteristics by reducing the entrainment of the working fluid by the steam stream, the wick is made in the form of longitudinal curved channels that do not pass into a screw thread.

2. The pipe according to claim 1, characterized in that the wick channels are made in a sinusoidal shape.