ТЕРМОСИФОН КОАКСИАЛЬНЫЙ

Заявленное техническое решение относится к строительству на вечномерзлых грунтах и касается выполнения сезонных охлаждающих устройств, для замораживания и термостабилизации грунтовых оснований сооружений.
Известен термосифон, состоящий из расположенных одна в другой с зазором труб, образующих рабочие камеры (Макаров В.И. Термосифоны в северном строительстве. Новосибирск, Наука. Сибирское отделение. 1985, стр.22, рис.2.1 в, закрытый коаксиальный термосифон).
Недостатком данного устройства является то, что используется большое количество рабочей жидкости, и в этом устройстве тепловые флуктуации, возникающие в жидком теплоносителе, гасятся между внутренними поверхностями труб. В связи с этим снижена тепловая эффективность термосифона и ограничена длина его рабочей части
Наиболее близким по своей технической сущности является термосифон, состоящий из расположенных одна в другой с зазором труб, образующих связанные между собой полостями в его верхней и нижней части внешнюю и внутреннюю рабочие камеры и разделителей потока жидкого теплоносителя, например: хладагента, кипящего при низкой температуре, например, фреон, аммиак, углекислота жидкая (Макаров В.И. Термосифоны в северном строительстве. Новосибирск, Наука. Сибирское отделение. 1985, стр.149, рис.6.2).
Недостатком данного технического решения является то, что возникающие у стенок труб тепловые флуктуации (импульсно-объемное расширение) в рабочей жидкости вызывают в ней завихрения и последующее смешение восходящего и нисходящего потоков по всей длине рабочих камер. В связи с этим снижена тепловая эффективность термосифона и ограничена длина его рабочей части. Также в термосифоне необходимо использовать большое количество дорогостоящей рабочей жидкости хладагента, кипящего при низкой температуре.
Задачей настоящей полезной модели является повышение тепловой эффективности работы термосифона и снижение количества рабочей жидкости хладагента.
Настоящая задача решается тем, что в термосифоне закрытого типа, состоящем из расположенных одна в другой с зазором труб, внутренняя труба выполнена из толстостенной профильной трубы с низкой теплопроводностью, с наружной острозубчатой поверхностью обеспечивающей небольшой зазор между стенками труб, сверху внутренней трубы находится конденсатосборник с окнами для прохождения паров хладагента.
Новизна данного технического решения заключается в том, что для повышения тепловой эффективности термосифона и уменьшения количества рабочей жидкости хладагента внутренняя труба выполнена из толстостенной профильной трубы с низкой теплопроводностью с наружной острозубчатой поверхностью обеспечивающей небольшой зазор 2-3 мм между стенками труб, внутренний диаметр трубы составляет 6-8 мм, сверху внутренней трубы находится конденсатосборник с окнами для прохождения паров.
Это техническое решение позволяет решать поставленную задачу повышения тепловой эффективности термосифона и уменьшения количества рабочей жидкости хладагента.
На фиг.1 дана схема закрытого коаксиального термосифона, изображен разрез по A-A и разрез по B-B. Устройство состоит из двух коаксиально установленных внешней 1, с конденсатором в верхней части, и внутренней 2 труб, и конденсатосборника 3. На разрезе A-A изображена острозубчатая наружная поверхность внутренней трубы с низкой теплопроводностью и зазор между стенками трубы. На разрезе B-B изображен вид сверху на конденсатосборника с окнами для прохождения паров рабочей жидкости.
Работа термосифона осуществляется следующим образом. При нагреве наружной стенки трубы 1 теплотой грунта в жидком теплоносителе хладагента, кипящего при низкой температуре, например, фреоне, аммиаке или углекислоте жидкой, возникают тепловые флуктуации, что способствует движению без завихрений жидкого теплоносителя вверх между стенками труб 1 и 2 (фиг.1). Конденсат паров рабочей жидкости стекает через конденсатосборник во внутреннюю полость трубы 2, охлаждая жидкость хладагента в верхней части труб, что позволяет жидкости хладагента поступать во внутреннюю полость трубы 2. Это создает однонаправленную циркуляцию охлаждаемой жидкости хладагента без тепловых завихрений при минимальной заправке хладагента.
Из вышеизложенного видно, что исполнение внутренней толстостенной трубы 2 из материала с низкой теплопроводностью, с конденсатосборником в верхней части, способствует интенсификации циркуляции жидкого хладагента в термосифоне, повышению его тепловой эффективности и значительно уменьшает количество используемого хладагента.
Источники информации:
Список документов, цитированных в отчете о поиске: US, A,3217791, 1965 г.. SU 872640 A1, 15.10.1981. SU 667634 A1, 15.06.1979. SU 512268 A1, 30.04.1976. RU 95106005/03, кл. E02D 3/12, 27.01.97, бюл. изобр. 9703. DE 3112291 A1, 07.10.1982. RU 2157872 C1, 20.10.2000. RU 2286423 C1, 27.10.2006. Макаров В.И. Термосифоны в северном строительстве. Новосибирск, Наука. Сибирское отделение. 1985 г.