RU2222757C2

RU2222757C2 - Heat pipe

Info

Publication number: RU2222757C2
Application number: RU2002110704/06A
Authority: RU
Inventors: В.Д. Юдицкий; вский В.В. Син; В.В. Синявский
Original assignee: Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П. Королева"
Priority date: 2002-04-22
Filing date: 2002-04-22
Publication date: 2004-01-27

Abstract

FIELD: power engineering and thermal physics. SUBSTANCE: heat pipe that can be primarily manufactured as energy-intensive heat-transfer pipe heated by heat-carrying agent for use in radiating coolers of space power plants has pressurized casing with externally heated evaporation region, adiabatic region, and cooled condensing region with capillary structure disposed at inner surface of casing; capillary structure in evaporation region and in part of adiabatic region abutting against evaporation region is shaped structure with its inner surface made in the form of subsonic nozzle and in part of adiabatic region, in the form of subsonic diffuser. Proposed heat pipe provides for maximum admissible heat fluxes in evaporation region without heat recuperation along evaporation region in case the latter is heated by heat- carrying agent flowing outside of casing along evaporation region. EFFECT: maximized heat fluxes afforded by heat pipe in evaporation region. 1 cl, 1 dwg

Description

Назначение: изобретение относится к энергетике и теплофизике и может быть использовано при создании нагреваемых теплоносителем теплопередающих тепловых труб, преимущественно энергонапряженных, в том числе для холодильников-излучателей космических энергоустановок.Purpose: the invention relates to energy and thermophysics and can be used to create heat-transferring heat pipes heated by the coolant, mainly energy-stressed, including for refrigerators, emitters of space power plants.

Известно большое количество схемно-конструктивных решений тепловых труб (ТТ).A large number of circuit design solutions of heat pipes (TT) are known.

Известна ТТ, описанная в [1]. Она содержит обогреваемый в зоне испарения и охлаждаемый в зоне конденсации герметичный корпус, внутри которого с зазором относительно внутренней стенки корпуса размещена капиллярная структура в виде не менее чем одного слоя сетки или перфорированного экрана. В зависимости от назначения в ТТ может быть и адиабатическая зона. В энергонапряженных ТТ для уменьшения гидравлического сопротивления в качестве капиллярной структуры может использоваться составной фитиль, состоящий из кольцевой щели для прохода жидкости (жидкой фазы рабочего тела) и перфорированного "экрана" тонкостенной перфорированной трубки, обеспечивающего разделение жидкости и пара, причем размер отверстия экрана определяет капиллярный напор, развиваемый ТТ при полностью заполненной жидкостью, кольцевой щели.TT is known, described in [1]. It contains a sealed housing heated in the evaporation zone and cooled in the condensation zone, inside which a capillary structure in the form of at least one mesh layer or perforated screen is placed with a gap relative to the inner wall of the housing. Depending on the purpose, the CT can also have an adiabatic zone. To reduce hydraulic resistance in energetic CTs, a composite wick can be used as a capillary structure, consisting of an annular gap for the passage of liquid (the liquid phase of the working fluid) and a perforated “screen” of a thin-walled perforated tube that separates liquid and vapor, and the size of the opening of the screen determines the capillary the pressure developed by the TT when the annular gap is completely filled with liquid.

Рассмотренная ТТ с описанной капиллярной структурой является высокоэффективным теплопередающим устройством, в особенности в условиях невесомости, когда ширина щели в зоне конденсации не ограничена. Однако такие энергонапряженные ТТ характеризуются неустойчивостью режимов работы вследствие принципиальной возможности потери устойчивости режима по механизму вскипания жидкой фазы рабочего тела в зоне испарения.The considered TT with the described capillary structure is a highly efficient heat transfer device, especially in zero gravity, when the width of the gap in the condensation zone is not limited. However, such energy-stressed TTs are characterized by instability of operating modes due to the fundamental possibility of loss of stability of the mode by the mechanism of boiling of the liquid phase of the working fluid in the evaporation zone.

Близкой по технической сущности к изобретению является ТТ, предложенная в [2]. Она содержит обогреваемый в зоне испарения и охлаждаемый в зоне конденсации герметичный корпус, внутри которого с зазором относительно внутренней стенки корпуса размещена капиллярная структура (фитиль) в виде не менее чем одного слоя сетки или перфорированного экрана. В фитиле выполнены отверстия двух типоразмеров, размещенных в шахматном порядке, причем диаметр отверстий меньшего размера составляет 0,08-0,8 диаметра отверстий большего размера, а зазор имеет величину, не превышающую радиус отверстия большого типоразмера.Close in technical essence to the invention is the TT proposed in [2]. It contains a sealed housing heated in the evaporation zone and cooled in the condensation zone, inside which a capillary structure (wick) is placed with a gap relative to the inner wall of the housing in the form of at least one mesh layer or perforated screen. The wick made holes of two sizes, arranged in a checkerboard pattern, with the diameter of the holes of a smaller size being 0.08-0.8 of the diameter of the holes of a larger size, and the gap had a size not exceeding the radius of the hole of a large size.

Рассмотренная ТТ с описанной капиллярной структурой является высокоэффективным теплопередающим устройством, в особенности в условиях невесомости, когда ширина щели в зоне конденсации неограничена. Наличие в капиллярной структуре ТТ дополнительных пароотводящих отверстий, которые больше размера отверстий капиллярной структуры, повышает устойчивость энергонапряженных ТТ по механизму вскипания жидкой фазы рабочего тела в зоне испарения.The considered CT with the described capillary structure is a highly efficient heat transfer device, especially in zero gravity conditions, when the gap width in the condensation zone is unlimited. The presence in the capillary structure of the TT of additional steam vents, which are larger than the size of the holes of the capillary structure, increases the stability of energy-stressed TTs by the mechanism of boiling of the liquid phase of the working fluid in the evaporation zone.

Однако практически одинаковое количество капиллярных и паровыпускных отверстий, размещенных в шахматном порядке, да еще по всей длине ТТ, а также недостаточно жесткие требования к основной капиллярной структуре не позволяют реализовать в такой ТТ предельно возможные тепловые потоки вследствие появления процессов неустойчивости из-за вскипания жидкой фазы рабочего тела. Эффективность такой ТТ резко снижается при нагреве зоны испарения протекающим вдоль этой зоны теплоносителем, например, при использовании ТТ в составе холодильника-излучателя космической энергоустановки с жидкометаллическим теплоносителем.However, almost the same number of capillary and vapor outlet openings staggered along the entire length of the TT, as well as insufficiently stringent requirements on the main capillary structure, make it impossible to realize the maximum possible heat fluxes in such a TT due to instability processes due to boiling of the liquid phase working fluid. The efficiency of such a TT is sharply reduced when the evaporation zone is heated by the coolant flowing along this zone, for example, when using the TT as part of a refrigerator-emitter of a space power plant with a liquid metal coolant.

Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является ТТ, предложенная в [3]. Она содержит обогреваемый в зоне испарения снаружи и охлаждаемый в зоне конденсации герметичный корпус, внутри которого размещена капиллярная структура (фитиль) в виде не менее чем одного слоя сетки или перфорированного экрана, в которой выполнены отверстия двух размеров, причем большие отверстия диаметром D выполнены лишь в капиллярной структуре в зане испарения и размещены с относительным шагом Т, выбранным из соотношения Т=(10-20)D<Rтт, где Rтт - радиус тепловой трубы, причем эффективный диаметр D больших отверстий и эффективный диаметр d малых отверстий выбраны из соотношений D>4b, d<2b, где b - зазор между капиллярной структурой и внутренней стенкой корпуса.The closest in technical essence to the invention is the TT proposed in [3]. It contains a sealed housing heated outside in the evaporation zone and cooled in the condensation zone, inside of which there is a capillary structure (wick) in the form of at least one layer of mesh or perforated screen, in which holes of two sizes are made, and large holes with a diameter of D are made only in capillary structure in the evaporation zone and placed with a relative step T selected from the relation T = (10-20) D <Rtt, where Rtt is the radius of the heat pipe, and the effective diameter D of large holes and the effective diameter d ma All holes are selected from the relations D> 4b, d <2b, where b is the gap between the capillary structure and the inner wall of the housing.

Рассмотренная ТТ с описанной капиллярной структурой является высокоэффективным теплопередающим устройством, в особенности в условиях невесомости. Наличие в капиллярной структуре зоны испарения ТТ пароотводящих отверстий, которые больше характерного размера капиллярной структуры, повышает устойчивость энергонапряженных ТТ по механизму вскипания жидкой фазы рабочего тела в зоне испарения.The considered TT with the described capillary structure is a highly efficient heat transfer device, especially in zero gravity conditions. The presence in the capillary structure of the evaporation zone of the TT of steam vents, which are larger than the characteristic size of the capillary structure, increases the stability of energy-stressed TTs by the mechanism of boiling of the liquid phase of the working fluid in the evaporation zone.

Однако эффективность рассматриваемой ТТ резко снижается для практически важного случая, когда нагрев зоны испарения осуществляется теплоносителем, протекающим снаружи корпуса вдоль зоны испарения (от края ТТ к границе зон испарения и адиабатической). Такая схема нагрева зоны испарения ТТ используется в холодильниках-излучателях космических энергетических установок, в том число ядерно-энергетических (ЯЭУ). Снижение эффективности связано с явлением рекуперации внутри зоны испарения ТТ. Так как протекающий вдоль зоны испарения теплоноситель охлаждается, то распределение температур корпуса ТТ и, следовательно, внутренней поверхности капиллярной структуры вдоль зоны испарения будет неравномерным, а именно температура корпуса ТТ у края будет выше, чем у границы зон испарения и адиабатической. В результате пар рабочего тела также будет иметь разную температуру вдоль зоны испарения, а следовательно, по крайней мере часть пара рабочего тола, испарившегося у края ТТ, сконденсируется не в зоне конденсации ТТ, а в зоне испарения на участках вблизи границы зон испарения и адиабатической. Тем самым часть тепла вернется в теплоноситель, т.е. произойдет так называемая рекуперация тепла. В результате при высоких плотностях тепловых потоков от теплоносителя через корпус к капиллярной структуре в зоне испарения (по крайней мере у края ТТ) эффективный коэффициент теплопередачи от теплоносителя ко всей зоне испарения ТТ будет низким. Это потребует увеличения количества ТТ в холодильнике-излучателе для сброса требуемой тепловой мощности энергетической установки.However, the efficiency of the considered TT sharply decreases for the practically important case when the evaporation zone is heated by the coolant flowing outside the housing along the evaporation zone (from the edge of the thermopile to the boundary of the evaporation zones and adiabatic). Such a scheme for heating the evaporation zone of TTs is used in refrigerators-emitters of space power plants, including the number of nuclear power plants (NPPs). The decrease in efficiency is associated with the phenomenon of recovery within the evaporation zone of TT. Since the coolant flowing along the evaporation zone is cooled, the temperature distribution of the TT shell and, therefore, the internal surface of the capillary structure along the evaporation zone will be uneven, namely, the temperature of the TT shell at the edge will be higher than at the boundary of the evaporation zones and adiabatic. As a result, the vapor of the working fluid will also have different temperatures along the evaporation zone, and therefore, at least part of the vapor of the working fluid vaporized at the edge of the TT does not condense in the condensation zone of the TT, but in the evaporation zone in areas near the boundary of the evaporation and adiabatic zones. Thus, part of the heat will return to the coolant, i.e. so-called heat recovery will occur. As a result, at high densities of heat fluxes from the heat carrier through the body to the capillary structure in the evaporation zone (at least near the edge of the heat exchanger), the effective coefficient of heat transfer from the heat carrier to the entire evaporation zone of the heat exchanger will be low. This will require an increase in the number of CTs in the refrigerator-emitter to reset the required thermal power of the power plant.

Задачей изобретения является обеспечение возможности реализации в зоне испарения ТТ предельно возможных тепловых потоков с исключением возможности рекуперации тепла вдоль зоны испарения для практически важного случая, когда нагрев зоны испарения осуществляется теплоносителем, протекающим снаружи корпуса вдоль зоны испарения (от края ТТ к границе зон испарения и адиабатической).The objective of the invention is to provide the possibility of implementing in the evaporation zone of the heat exchanger the maximum possible heat fluxes with the exception of the possibility of heat recovery along the evaporation zone for the practically important case when the heating of the evaporation zone is carried out by a coolant flowing outside the housing along the evaporation zone (from the edge of the heat exchanger to the boundary of the evaporation and adiabatic )

Указанная задача реализуется в ТТ, содержащей герметичный корпус с обогреваемой снаружи зоной испарения, адиабатической зоной и охлаждаемой зоной конденсации, с размещенной у внутренней поверхности корпуса капиллярной структурой, в которой в зоне испарения и по крайней мере в части адиабатической зоны, примыкающей к зоне испарения, капиллярная структура выполнена профилированной с внутренней поверхностью в зоне испарения в виде дозвукового сопла, а в части адиабатической зоны, примыкающей к зоне испарения, в виде дозвукового диффузора.This task is realized in a TT containing a sealed housing with an externally heated evaporation zone, an adiabatic zone and a cooled condensation zone, with a capillary structure located on the inner surface of the housing, in which in the evaporation zone and at least in the part of the adiabatic zone adjacent to the evaporation zone, the capillary structure is made profiled with an inner surface in the evaporation zone in the form of a subsonic nozzle, and in the part of the adiabatic zone adjacent to the evaporation zone, in the form of a subsonic diffuser .

Чертеж продольного сечения ТТ поясняет сущность предложенного решения.A drawing of the longitudinal section of the CT explains the essence of the proposed solution.

ТТ содержит герметичный корпус 1 с зонами испарения 2, конденсации 3 и адиабатической зоны 4. Снаружи корпуса 1 вдоль зоны испарения 2 размещена система обогрева зоны испарения 2 в виде коаксиально размещенной с зазором 5 относительно наружной поверхности корпуса 1 трубки 6, снабженной патрубками 7 и 8 для входа и выхода теплоносителя соответственно. В зазоре 5 в рабочем режиме протекает греющий теплоноситель, например жидкий металл, направление его движения показано стрелками. Внутри корпуса 1 вдоль внутренней стенки размещена капиллярная структура 9, например, в виде сетки, войлока или не менее чем одного слоя перфорированного экрана с отверстиями. Капиллярная структура 9 в зоне испарения 2 выполнена профилированной, а именно с увеличивающейся толщиной от края 10 ТТ к границе 11 между зонами испарения 2 и адиабатической 4. Профилирование толщины капиллярной структуры выполнено таким образом, что внутренняя поверхность 12 в зоне испарения образует дозвуковое сопло по паровому объему 13 в зоне испарения с критическим (минимальным) сечением на границе 11 зон испарения и адиабатической. Профилирование толщины капиллярной структуры выполнено также в части 14 адиабатической зоны 4, причем таким образом, что внутренняя поверхность 15 капиллярной структуры в части 14 адиабатической зоны 4 по паровому объему 16 в части 14 адиабатической зоны образует дозвуковой диффузор с минимальным сечением на границе 11 зон испарения 2 и адиабатической 4. В конце (по ходу пара) части 14 адиабатической зоны толщина капиллярной структуры становится обычной и равной толщине капиллярной структуры 9 в зоне конденсации 3, а сечение по паровому объему 16 становится равный сечению 17 по паровому объему зоны конденсации 3.TT contains a sealed housing 1 with zones of evaporation 2, condensation 3 and adiabatic zone 4. On the outside of the housing 1 along the evaporation zone 2 there is a heating system for the evaporation zone 2 in the form of a tube 6 coaxially placed with a gap 5 relative to the outer surface of the housing 1, equipped with tubes 7 and 8 to enter and exit the coolant, respectively. In the gap 5, the heating medium, for example, liquid metal, flows in the operating mode, the direction of its movement is shown by arrows. A capillary structure 9 is placed inside the housing 1 along the inner wall, for example, in the form of a mesh, felt or at least one layer of a perforated screen with holes. The capillary structure 9 in the evaporation zone 2 is profiled, namely with increasing thickness from the edge 10 of the CT to the boundary 11 between the zones of evaporation 2 and the adiabatic 4. The profiling of the thickness of the capillary structure is made in such a way that the inner surface 12 in the evaporation zone forms a subsonic nozzle in the vapor volume 13 in the evaporation zone with a critical (minimum) cross section at the boundary of 11 evaporation zones and adiabatic. The profiling of the thickness of the capillary structure was also performed in part 14 of the adiabatic zone 4, in such a way that the inner surface 15 of the capillary structure in part 14 of the adiabatic zone 4 along the vapor volume 16 in part 14 of the adiabatic zone forms a subsonic diffuser with a minimum cross section at the boundary of 11 evaporation zones 2 and adiabatic 4. At the end (along the vapor) of part 14 of the adiabatic zone, the thickness of the capillary structure becomes ordinary and equal to the thickness of the capillary structure 9 in the condensation zone 3, and the cross section for the vapor volume is 16 s ANOVA equal section 17 to volume of steam condensation zone 3.

ТТ работает следующим образом.TT works as follows.

В исходном состоянии ТТ заполнена рабочий телом, например натрием, жидкая (или твердая) фаза которого располагается в капиллярной структуре 9.In the initial state, the TT is filled with a working fluid, for example, sodium, whose liquid (or solid) phase is located in the capillary structure 9.

В рабочем режиме греющий теплоноситель входит в патрубок 7, движется в зазоре 5 трубки 6, после чего выходит через патрубок 8, как это показано стрелками на чертеже.In operating mode, the heating fluid enters the pipe 7, moves in the gap 5 of the tube 6, and then leaves through the pipe 8, as shown by the arrows in the drawing.

При движении в зазоре 5 трубки 6 теплоноситель нагревает корпус 1 в зоне испарения 2, при этом сам теплоноситель охлаждается, т.е. его температура максимальна при входе в патрубок 7 и минимальна при выходе из патрубка 8.When moving in the gap 5 of the tube 6, the coolant heats the housing 1 in the evaporation zone 2, while the coolant itself is cooled, i.e. its temperature is maximum at the entrance to the pipe 7 and minimum at the exit from the pipe 8.

При нагреве корпуса 1 в зоне испарения 2 тепло передается находящейся в капиллярном структуре жидкой фазе рабочего тела, которое испаряется с поверхности 12 капиллярной структуры 9. Пар рабочего тела в паровом объеме 13 переносится из зоны испарения 2 в паровой объем 16 адиабатической зоны 4 и далее в паровой объем 17 зоны конденсации 3. В зоне конденсации 3 благодаря отводу тепла с внешней стороны ТТ на внутренней поверхности капиллярной структуры 9 происходит конденсация паровой фазы рабочего тела, а выделяющееся при этом тепло отводится с наружной поверхности зоны конденсации 3. Сконденсировавшееся рабочее тело по капиллярной структуре 9 из зоны конденсации 3 через адиабатическую зону 4 возвращается в зону испарения 2, где процесс повторяется снова.When the housing 1 is heated in the evaporation zone 2, heat is transferred to the liquid phase of the working fluid located in the capillary structure, which evaporates from the surface 12 of the capillary structure 9. The vapor of the working fluid in the vapor volume 13 is transferred from the vaporization zone 2 to the vapor volume 16 of the adiabatic zone 4 and then to the vapor volume 17 of the condensation zone 3. In the condensation zone 3, due to heat removal from the outside of the CT on the inner surface of the capillary structure 9, the vapor phase of the working fluid is condensed, and the heat generated in this case is removed from the outside on the surface of the condensation zone 3. The condensed working fluid through the capillary structure 9 from the condensation zone 3 through the adiabatic zone 4 returns to the evaporation zone 2, where the process is repeated again.

Так как протекающий вдоль зоны испарения 2 в зазоре 5 трубки 6 теплоноситель охлаждается, то распределение температур корпуса ТТ и, следовательно, внутренней поверхности 12 капиллярной структуры вдоль зоны испарения будет неравномерным, а именно температура корпуса 1 (и соответственно поверхности 12 капиллярной структуры) у края 10 будет выше, чем у границы 11 зон испарения и адиабатической. В результате испарившийся пар рабочего тела будет иметь не только разную температуру вдоль зоны испарения, но и разное давление насыщения, понижающиеся от края 10 ТТ к границе 11 зон испарения и адиабатической.Since the coolant flowing along the evaporation zone 2 in the gap 5 of the tube 6 is cooled, the temperature distribution of the TT housing and, therefore, the internal surface 12 of the capillary structure along the evaporation zone will be uneven, namely, the temperature of the housing 1 (and, accordingly, the surface 12 of the capillary structure) at the edge 10 will be higher than at the border of 11 evaporation and adiabatic zones. As a result, the vaporized working fluid vapor will have not only different temperatures along the evaporation zone, but also different saturation pressures, decreasing from the edge of 10 TT to the boundary of 11 evaporation zones and adiabatic.

Если бы толщина капиллярной структуры 9 во всех трех зонах (2-й, 3-й, 4-й) была одинаковой, то по крайней море часть пара рабочего тела, испарившегося на участках зоны испарения вблизи края 10 ТТ, сконденсировалась бы не в зоне конденсации 3 ТТ, а в зоне испарения 2 на участках вблизи границы 11 зон испарения и адиабатической. Тем самым часть тепла вернулась бы в теплоноситель, т.е. произошла бы рекуперация тепла. В результате при высоких плотностях тепловых потоков от теплоносителя через корпус к капиллярной структуре в зоне испарения 2 (по крайней мере на участках у края 10), эффективный коэффициент теплопередачи от теплоносителя ко всей зоне испарения 2 был бы низким.If the thickness of the capillary structure 9 in all three zones (2nd, 3rd, 4th) was the same, then at least the part of the vapor of the working fluid vaporized in the areas of the evaporation zone near the edge of 10 TT would not condense in the zone condensation 3 TT, and in the evaporation zone 2 in areas near the border of 11 evaporation zones and adiabatic. Thus, part of the heat would return to the coolant, i.e. heat recovery would occur. As a result, at high densities of heat fluxes from the coolant through the housing to the capillary structure in evaporation zone 2 (at least in areas near edge 10), the effective coefficient of heat transfer from the coolant to the entire evaporation zone 2 would be low.

Для исключения процесса рекуперации тепла в зоне испарения 2 и тем самым повышения эффективности ТТ с рассматриваемой схемой нагрева зоны испарения протекающим теплоносителем с потерей температурного напора необходимо понижать температуру пара при движении в паровом объеме 13 вдоль зоны испарения 2 от края 10 к границе 11. Это может быть достигнуто уменьшением сечения парового потока вдоль зоны испарения. Для этого капиллярная структура в зоне испарения 2 выполнена профилированной, т.е. разной толщины таким образом, что внутренняя поверхность 12 капиллярной структуры образует дозвуковое сопло. В таком сопле происходит гидродинамическое ускорение пара с возрастанием скорости его движения от края 10 к границе 11. По закону сохранения энергии с увеличением скорости движения пара снижается его температура, т.е. температура пара при движении в паровой объеме 13 от края 10 до границы 11 будет понижаться. В результате будет наблюдаться одновременное понижение температур как теплоносителя при движении в зазоре 5, так и пара рабочего тела при движении в паровом объеме 13. Следовательно, конденсации пара на участках зоны испарения вблизи границы 11 практически не будет или она будет существенно меньше, чем в ТТ с непрофилированной капиллярной структурой.To exclude the process of heat recovery in the evaporation zone 2 and thereby increase the efficiency of the heat exchangers with the considered scheme of heating the evaporation zone with a flowing coolant with loss of temperature head, it is necessary to lower the temperature of the steam when moving in the vapor volume 13 along the evaporation zone 2 from edge 10 to border 11. This can be achieved by reducing the cross section of the vapor stream along the evaporation zone. For this, the capillary structure in the evaporation zone 2 is made profiled, i.e. different thicknesses so that the inner surface 12 of the capillary structure forms a subsonic nozzle. In such a nozzle, hydrodynamic acceleration of steam occurs with an increase in its speed of movement from edge 10 to border 11. According to the law of conservation of energy, its temperature decreases with increasing speed of steam, i.e. the temperature of the steam when moving in the vapor volume 13 from edge 10 to border 11 will decrease. As a result, there will be a simultaneous decrease in the temperatures of both the coolant when moving in the gap 5 and the vapor of the working fluid when moving in the vapor volume 13. Therefore, there will be practically no condensation of steam in the areas of the evaporation zone near the boundary 11 or it will be significantly less than in the TT with a non-profiled capillary structure.

Предотвратив конденсацию пара в зоне испарения за счет соответствующего постепенного понижения давления и температуры пара в зоне испарения, необходимо с минимальными потерями восстановить рабочие давление к температуру пара в зоне конденсации 3. Для этого на начальном участке 14 адиабатической зоны 4 необходимо установить дозвуковой диффузор, например, в виде образованной поверхностью 15 профилированной капиллярной структуры. При движении пара в паровом пространстве 16 такого диффузора с увеличивающимся сочетанием потока пара его скорость снижается с соответствующим повышением его давления и температуры. В результате температура пара в зоне конденсации 3 будет почти такая же, как на начальном участке (вблизи края 10) зоны испарения 2.In order to prevent steam condensation in the evaporation zone due to a corresponding gradual decrease in the pressure and temperature of the vapor in the evaporation zone, it is necessary to restore the working pressure to the temperature of the vapor in the condensation zone 3 with minimal losses. To do this, install a subsonic diffuser in the initial section 14 of the adiabatic zone 4, for example, in the form of a profiled capillary structure formed by surface 15. When steam moves in the vapor space 16 of such a diffuser with an increasing combination of steam flow, its speed decreases with a corresponding increase in its pressure and temperature. As a result, the temperature of the vapor in condensation zone 3 will be almost the same as in the initial section (near edge 10) of evaporation zone 2.

Таким образом, выполнение капиллярной структуры профилированной с внутренней поверхностью в зоне испарения в виде дозвукового сопла, а в части адиабатической зоны, примыкающей к зоне испарения, в виде дозвукового диффузора за счет исключения рекуперации тепла вдоль зоны испарения обеспечивает возможность реализации в зоне испарения продольно возможных тепловых потоков для практически важного случая, когда нагрев зоны испарения осуществляется теплоносителем, протекающим снаружи корпуса вдоль зоны испарения тепловой трубы.Thus, the implementation of the capillary structure profiled with an inner surface in the evaporation zone in the form of a subsonic nozzle, and in the part of the adiabatic zone adjacent to the evaporation zone, in the form of a subsonic diffuser by eliminating heat recovery along the evaporation zone, allows the longitudinally possible thermal flows for the practically important case when the evaporation zone is heated by a coolant flowing outside the housing along the evaporation zone of the heat pipe.

Источники информацииSources of information

1. П.Т. Дан и Д.А. Рей. Тепловые трубы. - М., Энергия, 1979, с.83-90 - аналог.1. P.T. Dan and D.A. Ray. Heat pipes. - M., Energy, 1979, p. 83-90 - analogue.

2. Тепловая труба. SU, а.с. № 1011997, F 28 D 15/02, 1983 - аналог.2. Heat pipe. SU, a.s. No. 1011997, F 28 D 15/02, 1983 - analogue.

3. Тепловая труба. Патент RU № 2083940, F 28 D 15/02, В 64 G 1/50, 1997 - прототип.3. Heat pipe. Patent RU No. 2083940, F 28 D 15/02, B 64 G 1/50, 1997 - prototype.

Claims

Тепловая труба, содержащая герметичный корпус с обогреваемой снаружи зоной испарения, адиабатической зоной и охлаждаемой зоной конденсации, с размещенной у внутренней поверхности корпуса капиллярной структурой, отличающаяся тем, что в зоне испарения и в части адиабатической зоны, примыкающей к зоне испарения, капиллярная структура выполнена профилированной с внутренней поверхностью в зоне испарения в виде дозвукового сопла, а в части адиабатической зоны - с внутренней поверхностью в виде дозвукового диффузора.A heat pipe comprising a sealed housing with an externally heated evaporation zone, an adiabatic zone and a cooled condensation zone, with a capillary structure located on the inner surface of the housing, characterized in that in the evaporation zone and in the part of the adiabatic zone adjacent to the evaporation zone, the capillary structure is shaped with an inner surface in the evaporation zone in the form of a subsonic nozzle, and in the part of the adiabatic zone with an inner surface in the form of a subsonic diffuser.