ТЕПЛОВАЯ ТРУБА
THERMAL PIPE

Изобретение относится к области испарительно-конденсационных устройств и может быть использовано в области криогенных и средних температур при исследовании особенностей эффекта Лейденфроста.
Из уровня техники известна тепловая труба, содержащая зону испарения и зону конденсации с конденсатосборником, соединенным конденсатопроводом с зоной испарения и снабженным управляемым дозатором конденсата (US 2015096721 A1, МПК F28D15/02, опубл. 09. 04.2015, описание, фиг. 1-2), которая, является наиболее близким аналогом (прототипом) заявленного изобретения.
Однако на такой тепловой трубе нельзя изучить некоторые очень интересные особенности эффекта Лейденфроста. Особенность проявляется в случае, когда капля конденсата попадает в зону испарения на пластину с кольцевой лункой по особой траектории. При правильной траектории капля конденсата в зоне испарения начинает создавать пульсирующие многогранники, которые можно фотографировать через прозрачное окно.
Технической задачей, на которую направлено заявленное изобретение, является применение эффекта Лейденфроста для интенсивного возврата конденсата в зону испарения тепловых труб.
Указанная техническая задача достигается тем, что в заявленной тепловой трубе, содержащей зону испарения и зону конденсации с конденсатосборником, соединенным конденсатопроводом с зоной испарения и снабженным управляемым дозатором конденсата, зона испарения выполнена в виде пластины с кольцевой лункой и снабжена прозрачным окном, расположенным соосно против лунки, а конденсатопровод установлен тангенциально относительно лунки и снабжен конусной вставкой
Кроме того, конденсатопровод может быть снабжен дополнительным теплообменником.
На фиг. 1 схематично изображена предлагаемая тепловая труба. Она содержит корпус 1 зоны испарения 2, выполненной в виде пластины с лункой 3, и снабженный прозрачным окном 4 над зоной испарения и зону конденсации 5, снабженную конденсатопроводом 6. Внутри конденсатопровода 6 установлен управляемый дозатор 7. В зоне конденсации 5 установлен конденсатосборник 8, конденсатопровод 6 соединен с конденсатосборником 8 и расположен с внешней стороны корпуса зоны конденсации. В зоне испарения 2 конденсатопровод 6 установлен тангенциально относительно лунки 3 и снабжен конусной вставкой 9. Другой особенностью можно признать то, что конденсатопровод 6 снабжен дополнительным теплообменником 10. На фиг. 2 приведена особенность расположения конденсатопровода 6 относительно лунки 3 в зоне испарения 2.
На фиг. 3 приведена треугольная структура капли 11
На фиг. 4 приведены регулярная пульсирующая структура, в частности структура шестилучевая (звезда Давида) которые можно получить только на предлагаемой тепловой трубе, которая автоматически подпитывает массу капли, левитирующей на своем пару.
Работает предлагаемая тепловая труба следующим образом. Первоначально весь конденсат расположен в конденсатосборнике 8. После разогрева зоны испарения 2 до температуры выше температуры Лейденфроста открывается управляемый дозатор 7, и нужное количество конденсата попадает на зону испарения 2. В зависимости от размера кали 11 изменяются и структуры многогранников. Поскольку конденсатопровод 6 расположен с внешней стороны корпуса зоны конденсации, а в зоне испарения 2 конденсатопровод 6 установлен тангенциально относительно лунки 3 и снабжен конусной вставкой 8, то капля конденсата 11 подается с закруткой и начинает принимать форму многогранников. При попадании конденсата без такой особенности капля конденсата 11 висит в лунке 3 практически неподвижно.
В случае, когда конденсатопровод 6 снабжен дополнительным теплообменником 10 капля конденсата 11 получает подпитку конденсата при более низкой температуре, что способствует увеличению времени жизни капли 11, парящей на своем пару и более быстрому формированию пульсирующей структуры капли 11.
Изучение эффекта Лейденфроста позволит по новому применять этот эффект, который используется в металлургии при охлаждении толстых пластин, разогретых до высокой температуры, в частности, использовать эффект Лейденфроста для интенсивного возврата конденсата в зону испарения тепловых труб.