ПЛОСКАЯ ТЕПЛОВАЯ ТРУБА

Полезная модель относится к теплотехнике и может быть использована для обеспечения температурных режимов работы объектов электроники и электротехники.
Известна плоская тепловая труба, состоящая из двух сложенных тонких пластин [US Patent 5697428 МКИ F28D 15/02 Опубл. 16.12.1997.]. На соприкасающихся поверхностях пластин выполнены тонкие каналы, часть объема которых заполнена жидким теплоносителем. При подводе тепла к концу тепловой трубы жидкий теплоноситель в каждом канале испаряется. Образующийся пар по каналам движется к противоположному, более холодному концу тепловой трубы, где конденсируется, отдавая тепло. Конденсат по каналам движется обратно к нагреваемому концу тепловой трубы.
Недостатком известной плоской тепловой трубы является низкая теплопередающая способность, обусловленная взаимодействием встречных потоков пара и жидкости в тонких каналах.
В качестве прототипа выбрана плоская тепловая труба, включающая корпус, в котором имеется комплект продольных труб [US Patent 6148906 МКИ F28D 15/02 Опубл. 21.11.2000.]. Часть внутреннего объема корпуса тепловой трубы заполнена жидким теплоносителем. При подводе тепла к концу тепловой трубы жидкий теплоноситель испаряется. Образующийся пар по каналам между продольными трубами, а также внутри продольных труб движется к противоположному, более холодному концу тепловой трубы, где конденсируется, отдавая тепло. Конденсат движется обратно к нагреваемому концу тепловой трубы по продольным трубам, а также по капиллярным щелям, образованным наружной поверхностью продольных труб и внутренней поверхностью корпуса.
Недостатком известной плоской тепловой трубы также является низкая теплопередающая способность, обусловленная взаимодействием встречных потоков пара и жидкости. Другим недостатком является высокое термическое сопротивление плоской тепловой трубы, обусловленное малой площадью теплообмена при испарении в зоне нагрева плоской тепловой трубы. Площадь испарения ограничена частью описанных выше капиллярных щелей, а также частью внутренней поверхности продольных труб.
Задача, которую решает представленная полезная модель, заключается в повышении рабочих характеристик плоской тепловой трубы.
Поставленная задача решается тем, что в плоской тепловой трубе, включающей корпус, в котором имеется комплект продольных труб, концы продольных труб за зоной нагрева заглушены торцевым слоем пористого порошкового материала, имеющего капиллярное соединение с тонким слоем пористого порошкового материала на внутренней поверхности корпуса в зоне нагрева.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, приведенными на фиг. 1-3.
На фиг. 1 изображен общий вид плоской тепловой трубы. На фиг. 2 изображен поперечный разрез плоской тепловой трубы, проходящий через торцевой слой пористого порошкового материала. На фиг.3 изображен поперечный разрез плоской тепловой трубы, проходящий через зону нагрева.
Плоская тепловая труба включает корпус 1 с зоной нагрева 2. В корпусе 1 имеется комплект продольных труб 3. Продольные трубы 3 простираются на всю длину корпуса 1, оставляя малые зазоры около торцов корпуса 1. Между зоной нагрева 2 и соответствующим торцом корпуса 1 имеется торцевой слой пористого порошкового материала 4, заглушающий концы продольных труб 3 и отделяющий внутреннее пространство продольных труб 3 от внутреннего пространства корпуса 1. На теплоприемной внутренней плоской поверхности корпуса 1 в зоне нагрева 2 имеется тонкий слой пористого порошкового материала 5. Между тонким слоем пористого порошкового материала 5 и торцевым слоем пористого порошкового материала 4 имеется капиллярное соединение, например, в виде непосредственного контакта поровых пространств слоев 5 и 4. Часть внутреннего пространства корпуса 1 заполнена жидким теплоносителем, пропитывающим слои пористого порошкового материала 4 и 5.
Плоская тепловая труба работает следующим образом. Под действием тепла, поступающего к зоне нагрева 2, жидкий теплоноситель испаряется из тонкого слоя пористого порошкового материала 5, забирая тепло в виде скрытой теплоты испарения. При этом на поверхности тонкого слоя пористого порошкового материала 5 возникают мениски жидкого теплоносителя, обусловливающие создание движущего капиллярного давления в жидком теплоносителе и перепада давления в паре. Пар по внутреннему пространству корпуса 1 между продольных труб 3 движется в более холодную зону охлаждения плоской тепловой трубы, где конденсируется, отдавая тепло. Сконденсировавшийся жидкий теплоноситель под действием давления пара поступает в продольные трубы 3 и по ним движется в зону нагрева 2. Под действием движущего капиллярного давления жидкий теплоноситель впитывается в торцевой слой пористого порошкового материала 4 и - далее - благодаря наличию капиллярного соединения - в тонкий слой пористого порошкового материала 5, замыкая испарительно-конденсационный цикл плоской тепловой трубы.
Благодаря тому, что движение потока жидкого теплоносителя из зоны охлаждения в зону нагрева осуществляется внутри продольных труб 3. а движение потока пара из зоны нагрева в зону охлаждения - по внутреннему пространству корпуса 1 между продольных труб 3, взаимодействие встречных потоков пара и жидкости исключено. Благодаря этому повышается теплопередающая способность плоской тепловой трубы.
Наличие значительной площади теплообмена, а также высокий коэффициент теплоотдачи при испарении на развитой поверхности тонкого слоя пористого порошкового материала 5 обеспечивают низкое термическое сопротивление плоской тепловой трубы.