ТЕПЛОВАЯ ТРУБА

Полезная модель относится к теплообменным аппаратам, применяемым в гидронных системах нагрева или охлаждения, применяемых при отоплении жилых и производственных помещений. Они могут быть использованы в системе подогрева или охлаждения пола, как в автономных системах обеспечения теплового режима различными источниками тепла, так и в системе центрального отопления, в системах отопления теплиц, в системах нагревания электрических и электронных устройств, теплообменниках для тепловой системы рекуперации, в системах контроля температуры, в солнечных коллекторах.
В известных в настоящее время гидронных системах панельного подогрева используется металлический или пластмассовый трубопровод, заделанный в бетонные плиты вместе с прикрепленными к нему с помощью различных средств алюминиевыми пластинами.
Известен теплообменный аппарат в статье Васильева П.П., Конева С.В., Регулируемые тепловые трубы, инж. физ. журнал, 1977, т.32, №5, с.920-938, включающий тепловую трубу, содержащую испаритель, частично заполненный промежуточным теплоносителем и конденсатор, размещенный выше испарителя, и дополнительную емкость, частично заполненную промежуточным теплоносителем, соединенную тепловой трубой посредством патрубка, один конец которого соединен герметично с конденсатором, а другой свободный конец расположен в дополнительной емкости, отличающийся тем, что свободный конец патрубка расположен ниже уровня промежуточного теплоносителя в дополнительной емкости, снабженной отверстием в верхней ее части для связи с атмосферой.
Недостатком данного теплообменного аппарата является необходимость использования инертного газа. При этом регулирование тепловой трубы осуществляется путем изменения объема инертного газа, что приводит к увеличению давления, не обеспечивает достаточный диапазон регулирования. Для увеличения диапазона регулирования необходимо увеличивать прочностные свойства устройства, что связано с дополнительными затратами. Кроме того, использование инертного газа не позволяет достичь постоянства температуры окружающей среды в помещении.
Наиболее близким из аналогов является аппарат с конденсационно-газовым охлаждением в описании к авторскому свидетельству SU. №1128089, МПК F28D 15/00, от 06.10.83, опубликованному 07.12.84, бюллетень №45, содержащий тепловую трубу с конденсаторной батареей и предохранительным клапаном, отличающийся тем, что с целью повышения надежности при работе в аварийном режиме, аппарат дополнительно содержит емкость, разделенную гофрированной перегородкой на две герметичные секции, верхняя из которых снабжена заправочным штуцером с запорным вентилем и заполнена теплоносителем, а предохранительный клапан расположен на ней, при этом нижняя секция емкости соединена с тепловой трубой посредством патрубков, в месте подключения которых к тепловой трубе установлен подпружиненный поршень, перекрывающий проходное сечение патрубков. Однако данный теплообменный аппарат не обеспечивает регулирования тепловой нагрузки для постоянства температуры окружающей среды в помещении, ввиду отсутствия перераспределения промежуточного теплоносителя между испарителем и дополнительной емкостью. В известных системах, являющихся традиционными, для поддержания постоянной температуры требуется значительный объем теплоносителя, циркулирующего в трубах и соответственно значительных расходов на топливо и энергии. Из-за большой тепловой массы и/или теплового сопротивления современные системы обычно очень медленно реагируют на изменение нагревающих нагрузок. Время прогрева изменяется в часах и даже днях.
Технический результат: упрощение конструкции, сокращение время нагрева, уменьшение расходов на топливо и энергию. Технический результат достигается за счет того, что тепловая труба, выполненная в виде отдельного металлического корпуса, отличающаяся тем, что в металлический корпус, выполненный из нержавеющей стали с отшлифованной внутренней поверхностью и герметически запаянный с обеих сторон, в качестве теплопроводника закачена под вакуумом теплопроводящая незамерзающая жидкость этанол и/или метанол с температурным диапазоном от - 40 до 150°С.
Технический результат достигается за счет того, что в заявляемой полезной модели сокращается объем теплоносителя и соответственно уменьшаются расходы на топливо и энергию, сокращается время нагрева и, соответственно, время реакции на изменение нагревающих нагрузок, упрощается конструкция системы и ее эксплуатация. В предлагаемой полезной модели сокращение объема теплопрповодника, и, соответственно уменьшение расходов на топливо и энергию достигается за счет того, что тепловая труба выполнена в виде металлического герметически запаянного корпуса с зонами испарения и конденсации, во внутрь которого под вакуумом закачан жидкий теплопроводник - жидкий этанол и/или метанол, - обладающий сверхпроводимостью. Жидкий этанол и/или метанол закачен под вакуумом с температурным диапазоном от - 40 до 150°С.
Под действием температуры выше 0°С на зону испарения, расположенную со стороны подключения подающего теплопровода, жидкий этанол и/или метанол быстро нагревается и образует пар. Этот пар, достигая зоны конденсации, расположенной в противоположной холодной стороне трубы, конденсируется и по уклону обратно стекает в зону испарения. За счет циркуляции нагретого пара происходит нагрев трубы. Тепло за счет испарения и конденсации рабочей жидкости внутри трубы распространяется со скоростью 1 м за 10 сек. Время нагрева сокращается благодаря тому, что тепловая труба изготовлена из нержавеющей стали, теплопроводимость тепловой трубы в 30 раз выше, чем у меди и в 80 раз выше, чем у алюминия, а коэффициент теплопроводимости достигает 98,5%.
Под действием температуры ниже 0°С на зону испарения, расположенную со стороны подключение подающего теплопроводника, он быстро охлаждается и температура окружающей среды снижается ниже 0°С.
Перечисленные выше преимущества позволяют снизить потребление топлива - в 2 раза.
Заявляемое техническое решение позволяет производить значительно быстрый прогрев в системе отопления или при необходимости снизить температура окружающей среды ниже 0°С со значительной экономией топлива и энергии, а также регулировать тепловую нагрузку, а благодаря использованию безопасной жидкости - этанола или метанола повышает надежность при работе в аварийном режиме.
Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом позволяет сделать вывод, о том, что заявляемая полезная модель отвечает условиям патентоспособности: является новой, имеет изобретательский уровень и промышленно применима.
Полезная модель иллюстрируется на чертеже, на котором изображено:
фиг.1 - общий вид тепловой трубы в разрезе.
Тепловая труба с промежуточным теплоносителем состоит из герметически запаянного корпуса 1, которой изготовлен из нержавеющей стали длиной от 1.0 до 2.5 м, диаметром до 16-19 мм, с отшлифованной внутренней поверхностью 2 и заполненной небольшим количеством безвредной жидкости - метанола и/или этанола. Один запаянный конец 3 корпуса 1 предназначен для контакта с горячим или холодным теплоносителем.
Пример работы.
При использовании тепловой трубы запаянный конец 3 корпуса 1 контактирует с горячим теплоносителем. При воздействии температуры теплоносителя на корпусе 1 жидкость метанол и/или этанол быстро нагревается и образует пар. Этот пар конденсируется, а затем достигает противоположную холодную сторону корпуса 1, где конденсируется и по отшлифованной внутренней поверхностью 2, по уклону обратно стекает в зону где жидкость испаряется. Тепло моментально распространяется по всей длине корпуса 1 тепловой трубы с учетом того, что в данной полезной модели используют принцип сверхтеплопроводимости. Благодаря тому, что труба изготовлена из нержавеющей стали, теплопроводимость тепловой трубы в 30 раз выше, чем у меди и в 80 раз выше, чем у алюминия, а коэффициент теплопроводимости достигает 98,5%. Тепло за счет испарения и конденсации рабочего реагента - жидкого этанола и/или метанола распространяется внутри трубы со скоростью 1 м за 10 сек.
Заявляемое устройство производит сверхэффективное для съема тепло от теплоносителя и передачу его, немедленно распространяет тепло к окружающим предметам, мебели, стенам, обеспечивая таким образом более равномерное горизонтальное и вертикальное распределение тепла или при для снижения температуры окружающей среды ниже 0°С.
Перечисленные выше преимущества заявляемого устройства позволяют снизить потребление топлива - в 2 раза.
Перечень позиций
1 - герметически запаянный корпус;
2 - отшлифованная внутренняя поверхностью корпуса;
3 - запаянный конец корпуса.