Термосифон

Полезная модель относится к области теплотехники, в частности, может быть использована для передачи теплового потока между средами с разной температурой, а также может быть использована для уменьшения пучинообразования на участках дорог с высокими грунтовыми водами.
Известен способ работы термосифона (Макаров В.И. Термосифоны в северном строительстве. - Новосибирск: Наука. Сибирское отделение, 1985 с. 48, рис. 2.14-а), включающий теплообмен его рабочей жидкости с газовым потоком.
Недостатком этого способа является неэффективность при локальном подогреве грунта в зимний период, так как теплообмен рабочей жидкости с газом осуществляется без конденсации компонентов газа в зоне теплообмена.
Наиболее близким по технической сущности заявляемой полезной модели, является способ работы термосифона (патент РФ №2184328, 2002 г., F28D 15/02), прототип, включающий теплообмен его рабочей жидкости с газовым потоком, при котором в качестве газового потока используют смесь паров влаги и газов подмерзлотной зоны грунта, при этом пары влаги конденсируют в зоне теплообмена рабочей жидкости, а полученный конденсат возвращают в подмерзлотную зону грунта.
Недостатком данного способа является низкая тепловая эффективность из-за того, что большая часть паров конденсируется и возвращается в подмерзлотную зону, следовательно, доля выходящего пара мала.
Задачей заявляемой полезной модели является повышение тепловой эффективности работы термосифона в зимний период.
Поставленная задача решается тем, что в полезной модели «Термосифон», состоящий из расположенных одна в другой с зазором внутренней и наружных труб, образующих коаксиальную камеру теплоносителя с центральным каналом подачи газа, нижняя часть коаксиальной камеры выполнена с перфорацией внутренней и наружной труб, согласно полезной модели, имеет дополнительную коаксиальную камеру, расположенную в нижней части трубы соединена с верхней коаксиальной камерой посредством трубок образующих единый сосуд, верхняя часть коаксиальной камеры и труба утеплены выше зоны промерзания грунта.
Для увеличения тепловой эффективности, верхняя часть коаксиальной камеры и труба утеплены выше зоны промерзания грунта.
При устройстве дополнительной коаксиальной камеры в нижней части трубы и утеплением трубы выше зоны промерзания грунта происходит увеличение температуры в верхней коаксиальной камере, что поспособствуют интенсивному водовороту жидкости в сосуде, следовательно, большая часть пара выйдет за пределы дорожного полотна, а оставшаяся часть конденсируется в подмерзлотную зону. В качестве рабочей жидкости используется антифриз.
На фиг. 1 представлен общий вид устройства термосифона.
На фиг. 2 разрез по А-А.
Полезная модель «Термосифон» состоит из двух расположенных одна в другой наружной 2 и внутренней 1 труб, образующих коаксиальные камеры: верхняя 3 коаксиальная камера, нижняя 4 коаксиальная камера конвекции рабочей жидкости, центральный канал 5 входа паров и газа, центральный канал 6 выхода паров и газа. Верхняя 3 коаксиальная камера и нижняя 4 коаксиальная камера, соединенные между собой трубками 7 и трубками 8. Нижняя 4 коаксиальная камера имеет перфорации 9 в наружной трубе 2 и внутренней трубе 1. Термосифон установлен в грунте с промерзшим слоем 10 и подмерзлотной зоной 12. 11 - незамерзающее затрубное пространство, 13 - граница промерзания грунта, 14 - утеплитель.
Полезная модель работает следующим образом. В зимний период при образовании промерзшего 10 слоя грунта давление парообразной влаги в подмерзлотной зоне 12 выше давления паров влаги в атмосфере. В связи с этим смесь паров влаги и газов из подмерзлотной зоны 12 через перфорации 9 в трубе 1 поднимается в центральный канал 5 входа паров и газа, на стенке которой осуществляется теплопередача от восходящего газового потока.
Эффект теплопередачи увеличивается за счет устройства нижней 4 коаксиальной камеры утеплением верхней 3 коаксиальной камеры утеплителем - 14. По трубке 8 осуществляется перенос рабочей жидкости в верхнюю 3 коаксиальную камеру, производя прогрев рабочей жидкости в верхней 3 коаксиальной камере. Охлажденная рабочая жидкость с верхней 3 коаксиальной камеры, через трубки 7 возвращается в нижнюю 4 коаксиальную камеру, тем самым осуществляется круговорот рабочей жидкости.
Эффект теплопередачи теплоты газа так же увеличивается конденсацией паров влаги на внутренний поверхности центрального канала 6 выхода паров и газа в верхней 3 коаксиальной камеры. При этом конденсат под действием тяжести стекает по внутренней поверхности центрального канала 5 входа паров и газа и через ряды перфорации 9, возвращается в подмерзлотную зону 12. Часть газового потока выходит через центральный канал 6 выхода паров и газа в атмосферу.
Использование заявленной полезной модели позволяет увеличить тепловую эффективность термосифона, за счет утепления верхней части трубы и верхней коаксиальной камеры выше зоны промерзания грунта, устройства нижней коаксиальной камеры, конденсации паров грунтовой влаги в центральном канале тепловой трубы.