Плоская тепловая труба

Полезная модель относится к теплотехнике и может быть использована для обесценения температурных режимов работы объектов электроники и электротехники.
Известна плоская тепловая труба, включающая корпус, аксиальную капиллярную структуру и радиальную капиллярную структуру [US Patent Application Publication 2011/0214841 A1 МКИ F28D 15/04 Опубл. 08.09.2011.]. Аксиальная капиллярная структура в виде продольной полосы из пучка металлического волокна, свернутой металлической сетки или спеченного металлического порошка расположена у боковой стенки корпуса и служит для перемещения жидкого теплоносителя из зоны охлаждения тепловой трубы в зону нагрева. Радиальная капиллярная структура в виде тонкого слоя спеченного металлического порошка расположена на внутренней поверхности корпуса в зоне нагрева тепловой трубы и служит для распределения жидкого теплоносителя от аксиальной капиллярной структуры по поверхности зоны нагрева.
Недостатком известной плоской тепловой трубы является низкая жесткость. Корпус тепловой трубы в центре своего поперечного сечения пустой, поэтому под действием атмосферного давления происходит прогиб плоских стенок вовнутрь. Это нарушает контакт корпуса тепловой трубы с тепловыделяющим объектом.
В качестве прототипа выбрана плоская тепловая труба, также включающая корпус, аксиальную капиллярную структуру и радиальную капиллярную структуру [US Patent 9453689 МКИ F28D 15/04 Опубл. 27.09.2016.]. Аксиальная капиллярная структура в виде стержня из свернутого тканого металлического волокна расположена около середины одной из плоских стенок корпуса и служит для перемещения жидкого теплоносителя из зоны охлаждения тепловой трубы в зону нагрева, а также для придания жесткости корпусу. Радиальная капиллярная структура в виде слоя спеченного металлического порошка расположена на внутренней поверхности противоположной плоской стенки корпуса и служит для распределения жидкого теплоносителя от аксиальной капиллярной структуры по поверхности зоны нагрева, а также для придания жесткости корпусу посредством упора в расположенную на противоположной стенке аксиальную капиллярную структуру.
Недостатком известной плоской тепловой трубы также является низкая жесткость. Стержень из свернутого тканого металлического волокна неспособен придать надлежащую жесткость конструкции, поскольку сам является легко деформируемым элементом. Другим недостатком является низкий предел теплопередачи, обусловленный низкой капиллярно-транспортной способностью металловолокнистой аксиальной капиллярной структуры.
Задача, которую решает представленная полезная модель, заключается в повышении жесткости плоской тепловой трубы при обеспечении высокой теплопередающей способности.
Поставленная задача решается тем, что в плоской тепловой трубе, включающей корпус, аксиальную капиллярную структуру и радиальную капиллярную структуру в виде тонкого слоя спеченного металлического порошка, расположенную на внутренней поверхности корпуса в зоне нагрева тепловой трубы, аксиальная капиллярная структура выполнена из спеченного металлического порошка и заключает в себе два паровых канала, граничащих с радиальной капиллярной структурой и разделенных центральной частью аксиальной капиллярной структуры, упирающейся в стенку корпуса.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, приведенным на фиг. 1, на котором изображено сечение плоской тепловой трубы в зоне нагрева.
Плоская тепловая труба включает корпус 1, аксиальную капиллярную структуру 2 и радиальную капиллярную структуру 3. Радиальная капиллярная структура 3 в виде тонкого слоя спеченного металлического порошка расположена на внутренней поверхности корпуса 1 в зоне нагрева тепловой трубы. Аксиальная капиллярная структура 2 выполнена из спеченного металлического порошка и заключает в себе два паровых канала 4, граничащих с радиальной капиллярной структурой 3 и разделенных центральной частью аксиальной капиллярной структуры 2, упирающейся в стенку корпуса 1.
Плоская тепловая труба работает следующим образом. Под действием тепла Q, поступающего в зоне нагрева к плоской стенке корпуса 1 со стороны паровых каналов 4, жидкий теплоноситель испаряется из радиальной капиллярной структуры 3, забирая тепло в виде скрытой теплоты парообразования. При этом на поверхности радиальной капиллярной структуры 3 образуются мениски жидкого теплоносителя, обусловливающие создание движущего капиллярного давления в жидком теплоносителе и перепада давления в паре. Пар по паровым каналам 4 движется в более холодную зону охлаждения плоской тепловой трубы, где конденсируется, отдавая тепло. Сконденсировавшийся жидкий теплоноситель под действием капиллярного давления поступает в аксиальную капиллярную структуру 2 и движется по ней в зону нагрева тепловой трубы, где распределяется в радиальной капиллярной структуре 3 по поверхности зоны нагрева, замыкая испарительно-конденсационный цикл плоской тепловой трубы.
Благодаря тому, что аксиальная капиллярная структура 2 выполнена из спеченного металлического порошка, обеспечивается высокая капиллярно-транспортная способность аксиальной капиллярной структуры 2. Благодаря тому, что аксиальная капиллярная структура 2 заключает в себе два паровых канала 4, граничащих с тонким слоем спеченного металлического порошка радиальной капиллярной структуры 3, обеспечивается высокий коэффициент теплоотдачи при испарении и низкое термическое сопротивление тепловой трубы. Благодаря тому, что центральная часть аксиальной капиллярной структуры 2 упирается в стенку корпуса 1, обеспечивается надлежащая жесткость плоской тепловой трубы.