SU1765675A1 - Gas-regulated heating pipe - Google Patents

Abstract

Использование: в теплотехнике дл  тер- мостатировани  объектов. Сущность изобретени : на торце корпуса 1 в зоне 4 конденсации выполнена выемка. В корпусе 1 расположен газовый резервуар, который образован полостью установленной в корпусе 1 вставки 5. Последн   установлена на торце зоны 2 испарени  с зазором по отношению к торцу зоны 4. В зоне 2 установлен нагреватель 6. Нагреватель 6 снабжен регул тором 7 мощности, соединенным с датчиком 8. Датчик 8 установлен в зоне 4 выше термостатируемого объекта. 1 ил.Usage: in heat engineering for thermostating objects. The invention: at the end of the housing 1 in the zone 4 of the condensation made the notch. In the housing 1 there is a gas tank, which is formed by a cavity of the insert 5 installed in the housing 1. The latter is installed at the end of the evaporation zone 2 with a gap relative to the end of zone 4. In zone 2, a heater 6 is installed. Heater 6 is equipped with a power regulator 7 connected to sensor 8. Sensor 8 is installed in zone 4 above the temperature-controlled object. 1 il.

Description

Предлагаемое изобретение относится к области теплотехники, в частности к тепловым трубам, применяемым в системах терморегулирования.The present invention relates to the field of heat engineering, in particular to heat pipes used in thermal control systems.

Известны газорегулируемые тепловые трубы-герметичные устройства с испарительно-конденсационным циклом во внутренней полости, снабженные резервуаром неконденсирующегося газа.Known gas-controlled heat pipes-sealed devices with an evaporation-condensation cycle in the internal cavity, equipped with a reservoir of non-condensable gas.

Прототипом предлагаемого технического решения является известная газорёгулируемая тепловая труба, содержащая цилиндрический корпус с зонами испарения и конденсации, коаксиальную вставку с днищем в зоне конденсации и коаксиальную втулку из теплопроводного материала, контактирующего с днищем вставки и имеющую паропроводы, выведенные в зазор между вставкой и корпусом.The prototype of the proposed technical solution is a known gas-controlled heat pipe containing a cylindrical body with zones of evaporation and condensation, a coaxial insert with a bottom in the condensation zone and a coaxial sleeve made of heat-conducting material in contact with the bottom of the insert and having steam pipelines led into the gap between the insert and the housing.

Известная тепловая труба характеризуется .относительно высокой точностью стабилизации температуры объекта термостатирования размещенного в U-образной полости за счет термостатирования резервуара с газом и обеспечения конденсации теплоносителя на поверхности полости. Однако, достижимая точность ограничивается определенным, хотя и малым, влиянием на температуру насыщения пара возможных изменений мощности нагревателя и температуры окружающей среды.The well-known heat pipe is characterized by a relatively high accuracy in stabilizing the temperature of a thermostated object located in a U-shaped cavity due to the temperature control of the gas tank and the condensation of the coolant on the surface of the cavity. However, the achievable accuracy is limited by a certain, albeit small, effect on the saturation temperature of the steam of possible changes in heater power and ambient temperature.

Целью предлагаемого изобретения является повышение точности термостатирования термостатируемой полости.The aim of the invention is to increase the accuracy of thermostating of a thermostatically controlled cavity.

Указанная цель достигается тем, что в известной газорегулируемой тепловой трубе, содержащей зоны испарения и конденсации и U-образную выемку в торце зоны конденсации для размещения термостатируемого объекта, нагреватель в зоне испарения и газовый резервуар, образованный полостью цилиндрической вставки, вставка установлена на торце зоны испарения, образуя с корпусом кольцевой зазор, а нагреватель снабжен регулятором мощности, соединенным с датчиком перепада температур, установленным в зоне конденсации выше термостатируемого объекта, расположенного в U-образной выемке. Указанные новые элементы и связи между ними позволяют резко снизить изменения температуры насыщения пара при изменении .условии отвода тепла из зоны конденсации и соответственно повысить точность термостатирования объекта, расположенного в термостатируемой полости.This goal is achieved by the fact that in a known gas-controlled heat pipe containing evaporation and condensation zones and a U-shaped recess in the end of the condensation zone to accommodate a thermostatically controlled object, a heater in the evaporation zone and a gas reservoir formed by the cavity of the cylindrical insert, the insert is installed on the end of the evaporation zone forming an annular gap with the housing, and the heater is equipped with a power regulator connected to a temperature difference sensor installed in the condensation zone above the thermostatically controlled object, aspolozhennogo in the U-shaped recess. These new elements and the relationships between them can drastically reduce changes in the temperature of steam saturation with a change in the conditions of heat removal from the condensation zone and, accordingly, increase the accuracy of thermostating of an object located in a thermostatic cavity.

На чертеже схематически представлена предлагаемая газорегулируемая тепловая труба.The drawing schematically shows the proposed gas-controlled heat pipe.

Она содержит корпус 1 с зонами испарения 2, транспорта 3 и конденсации 4,- резервуар неконденсирующегося газа, образованный цилиндрической вставкой 5, электронагреватель 6, снабженный регулятором мощности 7, соединенный с датчиком перепада температуры 8, расположенным в зоне конденсаций выше термостатируемого объекта 9. На внутренней поверхности корпуса имеется капиллярная структура 10. Резёрвуар, образованный вставкой 5, снабжен вентилем 11.It contains a housing 1 with zones of evaporation 2, transport 3 and condensation 4, a non-condensable gas reservoir formed by a cylindrical insert 5, an electric heater 6, equipped with a power regulator 7, connected to a temperature differential sensor 8 located in the condensation zone above the thermostated object 9. On the inner surface of the housing has a capillary structure 10. The reservoir formed by the insert 5 is equipped with a valve 11.

Газорегулируемая тепловая труба работает следующим образом.Gas control heat pipe works as follows.

В зоне испарения 2, которая обогревается нагревателем 6, идет процесс испарения теплоносителя. Пар по зазору между вставкой 5 и корпусом 1 через зону транспорта 3 поступает в зону конденсации 4,- где конденсируется, отдавая тепло внешней охлаждающей среде. Образующийся конденсат по капиллярной структуре 10 возвращается в зону испарения 2. В зоне конденсации 4 между паром и неконденсирующимся газом образуется достаточно резкая граница, благодаря чему неконденсирующийся газ сглаживает (уменьшает) возможные колебания давления (и температуры насыщения) пара теплоносителя из-за изменения внешних условий. В рассматриваемом устройстве количество газа (при помощи вентиля 11) подбирается таким образом, что граница пар-газ находится в области расположения датчика перепада температур 8. В этом случае датчик 8 оказывается весьма чувствительным к изменению температуры насыщения пара. Связано это с тем, что в зоне границы пар-газ температура меняется весьма резко, поэтому малейшее изменение температуры насыщения пара (и соответственно давления пара), приводящее к перемещению границы раздела пар-газ буквально на доли миллиметра, приводит к значительному изменению перепада температуры на датчике 8.In the evaporation zone 2, which is heated by the heater 6, the process of evaporation of the coolant. Steam in the gap between the insert 5 and the housing 1 through the transport zone 3 enters the condensation zone 4, where it condenses, giving off heat to the external cooling medium. The condensate formed by the capillary structure 10 returns to the evaporation zone 2. In the condensation zone 4, a fairly sharp boundary is formed between the vapor and the non-condensing gas, due to which the non-condensing gas smooths out (reduces) possible fluctuations in the pressure (and saturation temperature) of the coolant vapor due to changes in environmental conditions . In the device in question, the amount of gas (using valve 11) is selected in such a way that the vapor-gas boundary is in the region of the temperature differential sensor 8. In this case, the sensor 8 is very sensitive to a change in the temperature of vapor saturation. This is due to the fact that in the zone of the vapor-gas interface the temperature changes very sharply, therefore the slightest change in the temperature of vapor saturation (and correspondingly the vapor pressure), which leads to the displacement of the vapor-gas interface literally by a fraction of a millimeter, leads to a significant change in the temperature difference by sensor 8.

Расчеты показывают, что при достаточно малом сечении канала между корпусом 1 и вставкой 5 изменение температуры насыщения пара приводит на три-четыре порядка большему изменению перепада температур' на датчике 8, благодаря этому весьма простой регулятор 7, меняющий мощность нагревателя 6 по показанию датчика 8 (сохраняя на датчике 8 перепад температуры, допустим, с точностью +1°С), способен обеспечить стабилизацию температуры насыщения пара с точностью сотой и даже тысячной доли градуса, Благодаря этому повышается точность термостатирования термостатируемого объекта 9, распо лэженного в U-образной выемке, температура которого близка к температуре насыщения пара.Calculations show that with a sufficiently small cross section of the channel between the housing 1 and insert 5, a change in the temperature of saturation of the vapor leads to a three to four orders of magnitude larger change in the temperature difference on the sensor 8, due to this a very simple regulator 7, which changes the power of the heater 6 according to the sensor 8 ( keeping temperature difference on sensor 8, for example, with an accuracy of + 1 ° C), it is able to provide stabilization of the saturation temperature of steam with an accuracy of a hundredth and even a thousandth of a degree, Thanks to this, the thermostating accuracy increases a thermostatically controlled object 9 located in a U-shaped recess, the temperature of which is close to the saturation temperature of steam.

В рассматриваемом устройстве регулятор 7 фактически компенсирует воздейст- 5 вие изменения температуры окружающей среды изменением мощности электронагревателя 6. Очевидно также, что регулятор 7 с датчиком 8 и нагревателем 6 при заданном количестве газа стабилизируют темпе- 10 ратуру насыщения пара на заданном температурном уровне, изменение которого возможно путем изменения массы неконденсирующегося газа в резервуаре, образованном вставкой 8, при помощи вентиля 11. После такого изменения и перекрытия вентиля 11 устройство стабилизирует температуру термостатирования объекта 9 уже на другом температурном уровне.In the device under consideration, the regulator 7 actually compensates for the effect of the change in the ambient temperature by changing the power of the electric heater 6. It is also clear that the regulator 7 with the sensor 8 and heater 6 stabilize the temperature of steam saturation at a given temperature level for a given amount of gas, the change of which possibly by changing the mass of non-condensable gas in the tank formed by the insert 8, using the valve 11. After such a change and shutting off the valve 11, the device stabilizes The temperature control of the object 9 is already at a different temperature level.

, Таким образом, предлагаемое техниче- 20 ское решение позволяет существенно повысить точность термостатирования и достичь точности существенно выше, чем точность используемого датчика температуры. Она может быть использована для обеспечения термостатирования различных объектов, например для поддержания в замкнутом объеме критической температуры заданного вещества.Thus, the proposed technical solution 20 makes it possible to significantly increase the accuracy of thermostatting and to achieve accuracy significantly higher than the accuracy of the temperature sensor used. It can be used to ensure thermostating of various objects, for example, to maintain a critical temperature of a given substance in a closed volume.

Claims (1)

Формула изобретенияClaim Газорегулируемая тепловая труба, содержащая корпус с U-образной выемкой на торце зоны конденсации и нагревателем в зоне испарения и газовый резервуар, образованный полостью вставки, соосно установленной в корпусе с образованием кольцевого зазора, отличающаяся тем, 15 что, с целью повышения точности термостатирования, упомянутая вставка установлена на торце зоны испарения с зазором по отношению к торцу зоны конденсации с образованием кольцевого зазора с выемкой, а нагреватель снабжен регулятором мощности, соединенным с датчиком перепада температур, установленным в зоне конденсации выше термостатируемого объекта.A gas-controlled heat pipe containing a housing with a U-shaped recess at the end of the condensation zone and a heater in the evaporation zone and a gas reservoir formed by an insert cavity coaxially mounted in the housing with the formation of an annular gap, characterized in that 15, with the aim of increasing the accuracy of temperature control, mentioned the insert is installed at the end of the evaporation zone with a gap with respect to the end of the condensation zone with the formation of an annular gap with a recess, and the heater is equipped with a power regulator connected to the differential sensor temperatures set in the condensation zone above the thermostatically controlled object.