ТЕРМОСИФОН

Полезная модель относится к электротехнике, а именно к регулированию температуры аккумуляторов, и может использоваться для охлаждения энергонасыщенного авиационного оборудования, электронных устройств, электротехнических и других тепловыделяющих агрегатов.
Известно устройство для охлаждения аккумуляторной батареи [SU 864390, МПК H01M 10/50, опубл. 15.09.1981], содержащее корпус с входным и выходными отверстиями, нижнюю и боковую воздухораспределительные камеры. Под нижней воздухораспределительной камерой расположен воздуховод с заслонкой, а на боковых стенках корпуса выполнены воздухозаборники в виде жалюзи.
Недостатком этого устройства является низкая эффективность охлаждения.
Известен также модуль охлаждения [RU 108689 U1, МПК H01L 23/34 (2006.01), опубл. 20.09.2011], который содержит тепловую трубу, радиаторы охлаждения и крепежные элементы, с помощью которых радиаторы охлаждения крепятся к тепловой трубе в зоне конденсации теплоносителя. В местах контакта тепловой трубы и радиаторов охлаждения содержится слой легкодеформирующегося теплопроводящего материала. В качестве крепежных элементов используются заклепки, изготовленные из того же материала, из которого изготовлены тепловая труба и радиаторы охлаждения.
Недостатком данного устройства является низкая эффективность охлаждения. Кроме того конструктивные особенности модуля охлаждения не позволяют использовать его для охлаждения энергонасыщенного оборудования.
Известен термосифон [RU 108884 U1, МПК H01L 23/34 (2006.01), H01L 23/36 (2006.01), опубл. 27.09.2011], выбранный в качестве прототипа, состоящий из испарителя и радиатора, имеющего как минимум два полых канала, соединенных с одной и другой стороны с помощью коллектора. Коллектор со стороны испарителя разделен на две части, каждая из которых соединена с испарителем.
Недостатком этого термосифона является низкая эффективность охлаждения, сложное конструктивное исполнение. Этот термосифон не предназначен для охлаждения энергонасыщенного оборудования.
Задачей полезной модели является расширение арсенала средств аналогичного назначения.
Поставленная задача решена за счет того, что термосифон, также как в прототипе содержит испаритель и коллектор, которые соединены между собой n-полыми цилиндрическими каналами, наполовину заполненными антифризом.
Согласно полезной модели дно внутри испарителя выполнено в виде структурной поверхности сетчатого исполнения, испаритель заполнен перфтортриэтиламином. Цилиндрические каналы выполнены с внешним продольным оребрением, причем внутри каждого канала расположен фитиль капиллярной структуры. Испаритель, коллектор, цилиндрические каналы с оребрением и фитиль выполнены из меди.
Использование в предлагаемом термосифоне структурной поверхности сетчатого исполнения позволяет интенсифицировать процесс кипения перфтортриэтиламина в испарителе, а фитиль капиллярной структуры, расположенный в каждом цилиндрическом канале, обеспечивает равномерный возврат сконденсировавшихся паров перфтортриэтиламина в испаритель. Кроме того, использование такого фитиля повышает отвод теплоты от паров перфтортриэтиламина к цилиндрическим каналам с внешним продольным оребрением. Выполнение всех конструктивных элементов термосифона из одного материала позволяет исключить возникновение электромеханической коррозии и повышает надежность конструкции. Таким образом, предлагаемый термосифон позволяет эффективно охлаждать энергонасыщенное оборудование и обеспечить его тепловой режим.
На фиг. 1 представлена конструкция термосифона.
На фиг. 2 показан вид по А-А на термосифон фиг. 1.
Термосифон содержит прямоугольный испаритель 1, который соединен n-полыми цилиндрическими каналами 2, имеющими внешнее продольное оребрение 3, с прямоугольным коллектором 4. Угол между ребрами внешнего продольного оребрения составляет 10 градусов. Дно внутри испарителя 1 выполнено в виде структурной поверхности сетчатого исполнения 5, размер ячейки которой составляет не более 4×4 мм. Внутри каждого цилиндрического канала 2 размещен фитиль 6 капиллярной структуры. Толщина фитиля 6 составляет 0.14-0.2 диаметра цилиндрического канала 2. Испаритель 1 заполнен перфтортриэтиламином. Цилиндрические каналы 2 наполовину заполнены антифризом 65. Все конструктивные элементы термосифона изготовлены из одного материала, например, из меди.
Термосифон устанавливают непосредственно на энергонасыщенное оборудование, при работе которого мощность тепловых потерь передается испарителю 1. Перфтортриэтиламин интенсивно закипает на структурной поверхности сетчатого исполнения 5. Пары перфтортриэтиламина попадают в цилиндрические каналы 2, заполненные антифризом 65. Так как плотность перфтортриэтиламина в 1.8 раза больше чем у антифриза 65, то более тяжелый перфтортриэтиламин полностью заполняет внутренний объем испарителя 1, а более легкий антифриз 65 располагается выше испарителя 1 в цилиндрических каналах 2.
В силу того что, температура насыщения перфтортриэтиламина почти в 2 раза меньше чем у антифриза 65, более легкокипящий перфтортриэтиламин автоконденсируется в объеме антифриза 65.
В данной конструкции термосифона конденсация паров перфтортриэтиламина происходит не только на твердой внутренней поверхности цилиндрических каналов 2, но и в объеме антифриза 65, которым они наполовину заполнены, таким образом наряду с конденсацией паров на твердой внутренней поверхности цилиндрических каналов 2 происходит автоконденсация паров перфтортриэтиламина в объеме антифриза 65. Это значительно повышает эффективность процесса конденсации паров перфтортриэтиламина. Жидкий конденсат интенсивно стекает в объем перфтортриэтиламина, находящегося внутри испарителя 1, турбулизирует префтортриэтиламин, тем самым частично увеличивает эффективность теплообмена при кипении, что в конечном итоге увеличивает эффективность работы термосифона. Вышедшие из объема антифриза 65 пары префтортриэтиламина конденсируются в цилиндрических каналах 2, отдавая полученное в испарителе 1 тепло внешнему продольному оребрению 3, а затем по фитилю 6 капиллярной структуры возвращаются в испаритель 1. Для интенсификации процессов теплообмена цилиндрические каналы 2 соединены коллектором 4, в котором происходит перемешивание паров префтортриэтиламина, что способствует обеспечению теплового режима энергонасыщенного авиационного оборудования в случае его локальных перегревов.