ИНТЕГРИРОВАННАЯ ТЕПЛОВАЯ ТРУБКА, ЕЕ ТЕПЛООБМЕННЫЙ РЕЖИМ И СПОСОБ
INTEGRATED HEAT TUBE, ITS HEAT EXCHANGE MODE AND METHOD

Область техники
Настоящее изобретение относится к теплообменной технологии и способу, в частности к интегрированной тепловой трубке и теплообменному способу.
Уровень техники
Разработка БИС, универсальных вычислительных машин, электротехники и электроники предъявляет более высокие требования в отношении теплоотвода электронных элементов и компонентов. Например, степень интеграции кристаллов центральных процессоров компьютеров выросла почти 20000-кратно лишь за 30 лет, причем энергопотребление увеличилось до десятков ватт с первоначальных нескольких ватт, в результате чего в некоторых случаях приток тепла дошел до 100 Вт/кв.см. Надежность работы и срок службы компьютера близко соотносится с его рабочей температурой и требуемой максимальной (внутренней) температурой кристаллов ≤130°С и требуемой температурой поверхности ≤80°С. Но надежность его работы повысится только на 3,8% при увеличении температуры кристалла на 1°С, а его срок службы увеличится на 50% при снижении температуры кристалла на 10%. Высокое быстродействие и высокая степень интеграции налагает очень высокие требования к равномерности температуры микросхем. Поэтому отвод тепла стал важной проблемой, которую необходимо решать в ходе исследований и разработки электронной продукции, и она непосредственно связана с характеристиками, надежностью и себестоимостью электронной продукции.
Первоначально было несколько технологий отвода тепла для микросхем, таких как теплоотводный вентилятор, теплоотводящая пластина, предварительно выполненные теплоотводящие отверстия, клавиатурный конвекционный теплоотвод, теплоотвод посредством водяного охлаждения и т.п. Хотя стоимость этих методов была низкой, обеспечиваемый ими эффект теплоотвода был не столь высок, их надежность была низкой, и поэтому они не могли соответствовать требованиям конструирования компьютера.
Лаборатория The State Laboratory of Sandia, США, первой применила технологию тепловой трубки для теплоотвода компьютерных микросхем с довольно хорошим эффектом теплоотвода.
Технология тепловой трубки является высокоэффективным элементом теплопередачи и очень эффективной технологией теплопередачи, посредством которой тепло передается за счет процесса фазового перехода, т.е. небольшое количество жидкой среды помещается в закрытую вакуумную камеру трубки, причем жидкая среда используется для поглощения тепла, испаряется, конденсируется и отводит тепло. Теплообменник на основе тепловой трубки сконструирован таким образом, что тепло поглощающий конец и теплоотводящий конец нескольких элементов тепловой трубки отделены друг от друга перегородкой и теплопоглощающий конец и теплоотводящий конец окружены изделиями с образованием двух имеющих определенную форму полостей, теплопоглощающей и теплоотводящей, с горячей текучей средой, проходящей через теплоотводящую камеру, и холодной текучей средой, проходящей через теплоотводящую камеру, таким образом тепло передается в холодную текучую среду по тепловой трубке и посредством фазового перехода среды тепловой трубки. Конструкционная характеристика тепловой трубки такова, что внутренняя камера гибкой трубки имеет разрежение и заполнена небольшим количеством жидкой среды, причем внутренняя камера канала достаточно большая, чтобы поглощающий жидкость элемент обеспечивал возврат жидкости. В качестве теплообменника может использоваться одиночная тепловая трубка, но чаще тепловые трубки состоят из нескольких элементов тепловых трубок, используемых одновременно.
Но сегодняшняя технология теплообмена для отвода тепла плоских источников тепла, таких как компьютерные микросхемы и другие электротехнические и электронные элементы и компоненты, является технологией тепловой трубки, на которой выполнены штырьки. Т.е. выполняется канавка в металлической пластине значительной теплопроводности, в канавке устанавливается теплопоглощающий конец тепловой трубки, теплоотводящий конец устанавливается в вентилируемом местоположении, и металлическая пластина располагается горизонтально на нагревающемся элементе. Для обеспечения полного контакта плоскости источника тепла с металлической пластиной и для обеспечения ей электрической изоляции теплопроводную изолирующую пластину покрывают теплопроводным кремнийорганическим материалом, помещают между ними. Тепло передается по теплопроводному кремнийорганическому материалу, по теплопроводной изолирующей пластине от источника тепла в металлическую пластину, затем в тепловую трубку, где в результате фазового перехода тепло передается от теплопоглощающего конца в конденсационный конец, и тепло, поглощенное на конденсационном конце, передается по корпусу тепловой трубки в другой слой кремнийорганического материала и затем в алюминиевый радиатор с ребрами. Тепло, аккумулированное в радиаторе с ребрами, уносится принудительным холодным ветром, в конечном счете для снижения температуры источника тепла. Этот способ встраивания не обеспечивает хороший эффект отвода тепла, поскольку контактное тепловое сопротивление элемента, соединенного с межфазной границей, в процессе теплопередачи настолько велико, что тепловая трубка не может играть роль высокоэффективной теплопередачи и обеспечиваемый при этом теплоотвод будет неудовлетворительным. Кроме того, за счет сварки теплопоглощающего конца одной или более тепловых трубок с металлической пластиной и за счет установки нескольких групп ребер для обеспечения теплоотвода на теплопоглощающем конце тепловой трубки тепловое сопротивление контакта на межфазной границе можно снизить и среда тепловой трубки не может иметь полный контакт с источником тепла и не может дать очень хороший эффект теплопередачи.
В области литья для того, чтобы расплав незамедлительно затвердел в литейной форме и охладил форму как можно быстрее, чтобы повысить производительность литейных форм, иногда вставляют теплопоглощающие концы многих тепловых трубок в основное тело твердой формы, чтобы воспользоваться преимуществом присущей характеристики осевой теплопередачи обычной тепловой трубки в литье посредством твердых форм и при формовании под давлением, и вводят теплоотводящий конец тепловой трубки в охлаждаемую водой трубку, чтобы выровнять температурный градиент в твердой форме посредством тепловой трубки и значительно улучшить коэффициент теплопередачи литейной формы без увеличения расхода воды. Преимущество этого способа заключается в том, что применение технологии тепловой трубки в литейном деле предусматривает новейшие способы непрерывного литья и прокатки, такие как круговой прокат и круговое литье и непрерывная кристаллизация, для которых необходим теплообмен. До настоящего времени, кроме обычной тепловой трубки, какая бы то ни было новая методика теплопередачи не найдена. Однако из-за теплового сопротивления на границе между литьевой формой и стенкой тепловой трубки и из-за конструкционных ограничений первоначальная конструкция не может соответствовать все более повышающимся требованиям к скорости охлаждения сплава, включая быстрое затвердевание сплава в форме, не говоря об определенных специальных и более высоких требованиях.
Технология быстрого затвердевания металла заключается в фиксировании молекул металла на высоком энергетическом уровне. С тех пор как Duwez изобрел технологию быстрого затвердевания в 1960 г., она постоянно совершенствуется и систематизируется, и постепенно осваивается промышленностью. Ввиду ее высоких динамических и хороших физических и химических свойств металлы быстрого затвердевания привлекли внимание металловедов во многих странах, которые вложили в исследования много труда, материалов и денежных средств. В результате разработок последних трех десятилетий технология быстрого затвердевания и научные исследования в связи с ней на металлах стали одним из важных направлений материаловедения и машиностроения. Поскольку технология быстрого затвердевания направлена на усовершенствование быстрого охлаждения и на ускорение затвердевания в основном за счет увеличения скорости затвердевания, то скорость затвердевания очень важна для получения материалов быстрого затвердевания и для их свойств.
В настоящее время имеются десятки способов и видов оборудования для производства материалов быстрого затвердевания, которые в основном подразделяются на три категории: технология охлаждения формы, технология распыления и технология поверхностного плавления и осаждения. Согласно основному принципу быстрого затвердевания для диспергирования расплава и снижения теплового сопротивления существующие производства предусматривают поворотную или фиксированную холодную форму (или основу), в основном из металлов хорошей теплопроводности. Согласно этой технологии способ теплообмена заключается в создании канала для охлаждающей жидкости в основе оборудования, этот канал предназначен для быстрого уноса тепла, поглощаемого основой, в целях быстрого охлаждения материала быстрого затвердевания. Из-за ограничений обычного режима теплопередачи и конструкции основы область контакта между основой и охлаждающей жидкостью небольшая (обычно площадь теплопоглощающего конца всегда больше площади теплоотводящего конца) и контактное тепловое сопротивление значительное, при этом охлаждающей жидкости трудно сразу уносить большое количество тепла, выделяемого расплавом во время процесса затвердевания. Поэтому очень трудно улучшить и уравновесить распределение теплового поля для дальнейшего увеличения скорости теплопередачи во время процесса затвердевания. Кроме того, поскольку температура очага теплового баланса в основе во время работы довольно высокая, то производительность производственной установки снижается, ее срок службы сокращается, ее кпд снижается и качество ухудшается. До сих пор нет сообщений о каком-либо применении технологии тепловой трубки в области технологии быстрого затвердевания.
В машиностроении широко применяются сопла для горячей текучей среды, в частности резак плазменной сварки, сопло плазменного покрытия распылением, сопло электронно-лучевой сварочной горелки, сопло электродуговой сварочной горелки высокой мощности и т.п. Когда тепловой поток с высокой температурой проходит по соплу в течение длительного времени в работе, сопло легко повреждается, поэтому в настоящее время имеется тенденция изготавливать сопла из металлов хорошей теплопроводности, причем в некоторых случаях предусматривается водяное охлаждение сопла. Но при этом эффект не настолько хороший, и прогресса в этой области не наблюдается; утечка охлаждающей воды может нарушить электроизоляцию и тем самым сильно снизить надежность оборудования. Хотя в некоторых случаях технология тепловой трубки в соплах все же применяется, но высокоэффективная теплопередача тепловой трубки не может при этом проявиться, поскольку их техническая конструкция не улучшает в какой-либо значительной степени теплопоглощающую область сопла и геометрические габариты сопла невелики. Поэтому существующая техника все еще не в состоянии выполнить требования технологии машиностроения и нуждается в усовершенствовании.
Теплообменник, включая теплообменник для теплообмена между видами текучей среды, является наиболее распространенным технологическим оборудованием, используемым в разных отраслях промышленности. Никогда в течение столетий не прекращались попытки улучшить работу теплообменника в целях повышения коэффициента теплопередачи разными методами, способами и средствами. Эффективной попыткой является технология теплопередачи с использованием тепловой трубки на основе фазового перехода, включая применение среды с высокой теплопроводностью для теплопередачи. Высокую теплопроводность, большую площадь теплоотвода и довольно низкую себестоимость теплообменника на основе тепловой трубки учитывают при рекуперации остаточного тепла в теплообменной технике. Тем не менее, ветвистое распределение тепловой трубки в обычном теплообменнике на основе тепловой трубки и его квадратно-коробчатая конструкция могут загрязнить поверхность теплоотвода, в ней могут возникать мертвые зоны и завихрения потока текучей среды, тем самым отрицательно сказываясь на нормальном теплообмене и длительности срока службы теплообменника. Цельная конструкция и большой объем обычного теплообменника являются одним из ограничивающих факторов. До настоящего времени не имеется каких-либо сообщений о применении комплексной технологии тепловой трубки в области теплообменников.
Крупные электромоторы, генераторы и двигатели являются источником энергии для современной промышленности, основой современной техники и технологического оборудования в экономике стран. Их общая конструкционная характеристика заключается в том, что все они имеют вращающийся вал - ротор, в любое время требующий теплоотвода. Если тепло, включая и тепло, излучаемое внутри ротора, не отводить, то может произойти перегрев, который снизит мощность, ослабит изоляцию и повредит электрическое и механическое оборудование, и даже приведет к выходу его из строя. В общем, с каждым градусом повышения температуры верхнего предела для данного электродвигателя его срок службы сокращается наполовину. Для теплоотвода от ротора мощные электродвигатели и генераторы обычно охлаждают циркулирующим в замкнутом контуре газом или посредством трубной вентиляции, посредством автономного вентиляторного охлаждения или за счет полой медной обмотки ротора для охлаждающей воды, протекающей через полую медную обмотку, вал и герметизированную водяную рубашку, для удаления тепла. Технологию теплопередачи посредством тепловой трубки на основе фазового перехода иногда применяют таким образом для улучшения теплоотвода ротора электродвигателя: вал электродвигателя выполнен полым для образования несколько смещенной полой камеры, которая проходит через теплопоглощающий конец и теплоотводящий конец ротора, имеет разрежение и заполнена небольшим количеством жидкой среды. Среда поглощает тепло, испаряется в теплопоглощающем конце, излучает тепло и конденсируется в жидкость на теплоотводящем конце. Возвратная жидкость проходит обратно к теплопоглощающему концу по наклону под воздействием центробежной силы. Тепло, уносимое этой средой в теплоотводящем конце, уносится холодным воздухом, нагнетаемым вентилятором, внутреннее тепло в роторе в конечном счете отводится, таким образом создавая возвратно-поступательный тепловой рецикл. Технология вращающейся тепловой трубки может давать довольно хороший эффект в отношении теплоотвода ротора электродвигателя. Но упомянутые способы имеют много недостатков, таких как низкий теплоотвод и большая себестоимость, они также имеют тот общий недостаток, при котором площадь теплоотвода невелика и производительность по теплоотводу по сути несоответствующая. Пути улучшения производительности по теплоотводу для ротора электродвигателя и для повышения производительности и надежности энергетического оборудования являются темой, над которой ученым и инженерам придется все время работать.
Как указано выше, существующая технология тепловой трубки, теплообменников на основе тепловой трубки и технология теплообмена посредством тепловой трубки, первоначально примененная в бытовых электроприборах, находит все большее число применений в таких областях передовой техники, как авиакосмическая промышленность в результате ее развития в течение последних 50 лет, или около того, из-за простоты конструкции, надежности, высокой теплопроводности и легкого осуществления, поэтому в настоящее время она используется все в большем количестве областей. В последние десятилетия появились некоторые новые конструкции тепловой трубки и новые механизмы теплопередачи, но пока способы увеличения площади теплоотвода тепловой трубки в теплообменной технике в основном заключаются в увеличении абсолютной длины теплоотводящего конца тепловой трубки, установлении дополнительных ребристые теплоотводящих пластин и увеличении числа тепловых трубок; причем конструкция теплообменника на основе тепловой трубки все еще единая, конструкция теплопоглощающего конца тепловой трубки и радиатора тепловой трубки пока претерпела мало изменений. Все эти обстоятельства значительно ограничили применение и внедрение тепловой трубки и технологии тепловой трубки. В частности, что касается способа снижения теплового сопротивления контактируемого источника тепла отдельно от теплового потока для повышения коэффициента теплопередачи, то сегодняшней технологии теплообмена посредством тепловой трубки трудно полностью проявить себя из-за своей особой конструкции. Для теплоотвода при тесном пространстве, особой геометрической форме и большой плотности теплового потока и теплоотвода при значительной плотности теплового потока в прерывистых интервалах и условиях ограниченной доступности источника холода обязательно нужно усовершенствовать существующую технологию тепловой трубки.
Сущность изобретения
Одна из задач настоящего изобретения заключается в устранении недостатков исходной технологии и обеспечении комплексной тепловой трубки, которая сможет повысить коэффициент теплопередачи и которая является интегрированной тепловой трубкой с поверхностью усложненной формы и с радиальной конструкцией для контактируемого источника тепла и источника тепла текучей среды.
Еще одна задача настоящего изобретения заключается в обеспечении нескольких способов, касающихся интегрированной тепловой трубки, а именно:
способа получения большой площади теплоотвода для интегрированной тепловой трубки в небольшом объеме, предназначенный для использования носителя тепла снаружи закрытой вакуумной камеры и/или внутри нее в качестве теплоотводящего конца, чтобы обеспечить компактное пространство и получить большую поверхность теплоотвода, используя криволинейную форму носителя тепла;
способа выполнения конструкции теплопоглощающего конца интегрированной тепловой трубки, включающий распределение теплопередающей среды в месте, ближайшем к теплопоглощающей поверхности в закрытой пустой камере тепловой трубки и выполнение имеющей определенную форму поверхности в теплопоглощающем конце тепловой трубки в соответствии с конструкцией источника тепла и теплопроводности;
способа теплообмена интегрированной тепловой трубки, согласно которому осуществляют внутреннюю теплопередачу посредством одной и той же закрытой вакуумной камеры и той же теплопередающей среды в той же закрытой вакуумной камере для теплоотвода посредством теплопроводника в тонкостенном канале текучей среды и для теплопередачи посредством горячего расплава для распределения теплопередающей среды в месте, наиболее близком к теплопоглощающей поверхности в закрытой вакуумной камере, для уноса тепла теплопередающей средой в то место, в котором теплопроводник наиболее близок к теплоотводящей поверхности, для снижения теплового сопротивления и повышения кпд теплопроводности; способа теплообмена для вращающейся интегрированной тепловой трубки посредством жидкой среды, причем скоростное вращение интегрированной тепловой трубки использует центробежную силу для возвращения жидкой среды и для выполнения возврата жидкой среды за счет капиллярных сил поглощающего жидкость элемента тепловой трубки и посредством адгезивной силы, когда жидкая среда вращается на низкой скорости.
Еще одна задача настоящего изобретения заключается в обеспечении конструкции нескольких видов продукции интегрированной тепловой трубки посредством способа, включая теплоотвод центрального процессора компьютера; теплоотвод мощных электротехнических и электронных элементов и компонентов; теплоотвод для холодной формы быстро затвердевающего металла, теплоотвод вращающегося источника тепла или вращающегося вала, такого как закалочный валок для тонкой полосы быстро затвердевающего металла, вращающийся вал, вращающийся валок, литьевой круг и прокатный круг в металлургии, ротор двигателя и ротор с лопатками для турбины, и теплоотвод для газового резака плазменной сварки, сопла для нанесения покрытия плазменным распылением, сопло для электронно-лучевой сварочной горелки, сопла электродуговой сварочной горелки высокой мощности, и теплообменник двух текучих сред в трубке и нагревателе или охладителе; и в обеспечении конструкции теплоотводящей продукции в других теплоотводящих применениях.
Согласно одному варианту предложена интегрированная тепловая трубка, содержащая корпус, образующий закрытую вакуумную камеру, имеющую теплопередающую среду, содержащая группу теплопроводников, соединенных с закрытой камерой интегрированной тепловой трубки снаружи, внутри, или снаружи и внутри, при этом каждая группа контактирует с закрытой камерой и теплопередающей средой в закрытой камере, причем теплопередающая среда является жидкой средой, способной осуществлять теплообмен за счет фазового перехода, или является высокоэффективной теплопередающей средой, которая использует другие виды теплопроводности, при этом теплопроводники выполнены в виде тонкостенного канала для текучей среды для рассеивания тепла посредством охлаждающей текучей среды, или в виде теплопоглощающей конструкции для поглощения тепла, причем, когда теплопроводники выполнены в виде тонкостенного канала для текучей среды и соединены с закрытой камерой снаружи, тонкостенный канал для текучей среды представляет собой гофрированную криволинейную поверхностью, а когда теплопроводники выполнены в виде тонкостенного канала для текучей среды и соединены с закрытой камерой внутри, тонкостенный канал для текучей среды представляет собой закрытую трубку, при этом, когда теплопроводники выполнены в виде теплопоглощающей конструкции с хорошей теплопроводностью, с большой теплоемкостью и большой поверхностью, и соединены с закрытой камерой снаружи, внутри, или снаружи и внутри, теплопоглощающая конструкция выполнена из согнутой или скрученной мембраны, листа, трубки или нитевидного материала или выполнена в виде их комбинации, причем теплопроводники выполнены в виде теплорассеивающего конца, а корпус или часть корпуса выполнены в виде теплопоглощающего конца.
Предпочтительно, тонкостенный канал для текучей среды представляет собой гофрированную криволинейную поверхность, когда теплопроводники выполнены в виде тонкостенного канала для текучей среды и соединены с закрытой камерой снаружи, причем гофрированная криволинейная поверхность расположена параллельно, перпендикулярно, или параллельно и перпендикулярно теплопоглощающему концу тепловой трубки, при этом внутренние полости каждой группы теплопроводников являются продолжениями закрытой камеры, а внешняя оболочка закрытой камеры и внешняя оболочка тонкостенного канала для текучей среды образуют корпус, причем снаружи криволинейной поверхности образован канал охлаждающей текучей среды, а криволинейная поверхность тонкостенного канала для текучей среды является ребристой поверхностью, равномерно или неравномерно распределенными колонками, поверхностью в виде перевернутой буквы «U», или их комбинацией.
Предпочтительно, тонкостенный канал для текучей среды представляет собой закрытую трубку, когда теплопроводники выполнены в виде тонкостенного канала для текучей среды и соединены с закрытой камерой внутри, при этом от входа текучей среды к выходу текучей среды канала для текучей среды она проходит через закрытую камеру между двумя сторонами закрытой камеры, между расположенными рядом сторонами закрытой камеры, или через одну сторону закрытой камеры, причем внутри тонкостенного канала для текучей среды образован канал для охлаждающей текучей среды.
Предпочтительно, поперечное сечение тонкостенного канала для текучей среды имеет круглую, прямоугольную, многоугольную, зубчатую или другую походящую форму, или их комбинацию.
Предпочтительно, расстояние между слоями, обеспечивающее достаточный теплообмен для данной теплопередающей среды, когда теплопроводники выполнены в виде теплопоглощающей конструкции, выполненной из согнутой или скрученной мембраны, листа, трубки или нитевидного материала, или их комбинации, при этом отверстия между слоями обращены к теплопередающей среде, расположенной в теплопоглощающем конце.
Предпочтительно, теплопоглощающая конструкция свернута, согнута или сложена из мембраны или листа в виде пчелиных сот, флоккул или полотна, или выполнена из вставленных одна в другую тонкостенных трубок или их комбинации.
Предпочтительно, теплопроводник или теплопоглощающий конец имеют группы тонкостенных каналов для текучей среды в виде закрытой трубки, причем предусмотрены дополнительные каналы для холодной, горячей, или холодной и горячей текучих сред, соединенные с двумя сторонами, при этом дополнительные каналы для текучих сред окружают гофрированную ребристую криволинейную поверхность тонкостенных каналов для текучих сред или соответствующие части торцевой крышки тонкостенного канала в виде закрытой трубки.
Предпочтительно, теплопроводник тонкостенного канала для текучей среды имеет прямую форму, криволинейную ребристую форму, прямую ребристую форму, зеркальную по отношению к корпусу основания, форму перевернутой буквы «U», или их комбинацию, или тонкостенный канал для текучей среды в виде закрытой трубки проходит через закрытую камеру от двух противоположных или расположенных рядом сторон закрытой камеры, при этом теплопоглощающий конец, корпус или часть корпуса на противоположной стороне гофрированной криволинейной поверхности тонкостенных каналов для текучей среды, или на стороне, параллельной тонкостенным каналам для текучей среды в виде закрытой трубки, проходит через две противоположные стороны закрытой камеры, причем внешняя форма теплопоглощающего конца соответствует форме источника тепла, при этом внешняя форма является гладкой и плоской, или соответствует внешней контактной поверхности источника тепла для установки с зажатием для достаточно плотной посадки, причем, когда интегрированная тепловая трубка использует жидкую теплопередающую среду, на теплопоглощающей нижней части, выходящей к закрытой камере, установлен поглощающий жидкость элемент.
Предпочтительно, трубка дополнительно содержит часть корпуса, окружающую закрытую камеру на теплопоглощающем конце, имеющем поперечное сечение снаружи круглой формы, а продольное сечение прямоугольной, цилиндрической или другой формы вращения, подходящей для источника тепла, группу тонкостенных каналов для текучей среды в виде закрытой трубки, группу закрытых и гофрированных криволинейных поверхностей, расположенных на периферии относительно оси тепловой трубки, и расположенных внутри закрытой камеры и проходящих через закрытую камеру между двумя противоположными сторонами перпендикулярно оси теплопоглощающей поверхности, при этом поперечное сечение тонкостенного канала для текучей среды в виде закрытой трубки имеет круглую, прямоугольную, многоугольную, зубчатую или другую подходящую форму, или их комбинацию, группу закрытых и гофрированных криволинейных поверхностей, расположенных на периферии относительно оси тепловой трубки и имеющих криволинейную ребристую форму или другую соответствующую форму криволинейной поверхности, или их комбинацию, дополнительные каналы для текучей среды, соединенные с тонкостенными каналами для текучей среды и со стенками корпуса перпендикулярно оси теплопоглощающей поверхности корпуса, причем дополнительные каналы для текучей среды имеют входные и выходные отверстия для холодной текучей среды, при этом, когда интегрированная тепловая трубка использует жидкую среду, поглощающий жидкость элемент в виде канавки или спеченного металлического порошка или другой эффективно поглощающей жидкость конструкции установлен на внутренней поверхности круглого теплопоглощающего конца корпуса, причем внешняя поверхность круглого теплопоглощающего конца корпуса выполнена с возможностью поглощения при вращении, тепла затвердевания и охлаждения расплава или тепла, проводимого к поверхности через контакт, при этом поглощаемое тепло уносится теплопередающей средой и рассеивается тонкостенными каналами для текучей среды.
Предпочтительно, корпус с закрытой и гофрированной криволинейной поверхностью на теплопоглощающем конце окружает закрытую камеру и расположен по контуру конструкции вращения, имеющей поперечное сечение с более чем тремя группами равномерно или симметрично расположенных ребристых криволинейных поверхностей с равной или неравной высотой, при этом тонкостенные каналы в виде закрытой трубки, или закрытые и гофрированные криволинейные поверхности, расположенные по периферии, содержат теплорассеивающий конец, расположенный в закрытой камере и проходящий через нее между двумя противоположными сторонами корпуса перпендикулярно оси теплопоглощающей поверхности, причем поперечное сечение тонкостенных каналов для текучей среды в виде закрытой трубки имеет круглую, прямоугольную, многоугольную, зубчатую или другую подходящую форму, или их комбинацию, при этом закрытая и гофрированная криволинейная поверхность, расположенная по периферии, имеет криволинейную ребристую форму, причем дополнительные каналы для текучей среды соединены с тонкостенными каналами для текучей среды и со стенками корпуса перпендикулярно оси теплопоглощающей поверхности корпуса, при этом дополнительные каналы для текучей среды имеют входные и выходные отверстия для холодной текучей среды, при этом, когда интегрированная тепловая трубка использует жидкую среду, поглощающий жидкость элемент в виде канавки или спеченного металлического порошка или другой эффективно поглощающей жидкость конструкции установлен на внутренней поверхности круглого теплопоглощающего конца корпуса, причем корпус с закрытой и гофрированной криволинейной поверхностью, расположенный снаружи конструкции вращения, выполнен в виде теплопоглощающей поверхности для поглощения при вращения, тепла от вала и источника тепла внутри вала, или тепла, выделяемого внешней горячей текучей средой, при этом поглощаемое тепло уносится теплопередающей средой и, в конечном счете, рассеивается тонкостенными каналами для текучей среды.
Предпочтительно, теплопоглощающий конец тепловой трубки выполнен в виде теплопоглощающей камеры, проходящей через две противоположные стороны корпуса и расположенной посередине тепловой трубки, при этом поперечное сечение теплопоглощающей камеры имеет внутреннюю круглую, прямоугольную, многоугольную, зубчатую или другую подходящую форму, причем теплорассеивающий конец тепловой трубки выполнен в виде тонкостенных каналов для текучей среды, представляющих собой гофрированную ребристую поверхность или криволинейную ребристую поверхность, проходящую параллельно или перпендикулярно оси теплопоглощающей камеры или тонкостенный канал для текучей среды в виде закрытой трубки, проходящий через две противоположные стороны корпуса и расположенный параллельно оси теплопоглощающей камеры; причем поперечное сечение тонкостенного канала для текучей среды в виде закрытой трубки имеет круглую, прямоугольную, многоугольную, зубчатую или другую подходящую форму, при этом, когда интегрированная тепловая трубка использует жидкую среду, поглощающий жидкость элемент в виде канавки или спеченного металлического порошка или другой эффективно поглощающей жидкость конструкции установлен на внешней поверхности, где поперечное сечение теплопоглощающей камеры пересекает вакуумную камеру, причем дополнительная канавка для жидкой среды выполнена на нижней поверхности поглощающего жидкость элемента, при этом закрытая вакуумная камера интегрированной тепловой трубки окружена торцевыми крышками, перпендикулярными теплопоглощающей камере и тонкостенным каналам для текучей среды, причем дополнительный канал для текучей среды с проходом для охлаждающей воды окружает тонкостенный канал для текучей среды с гофрированной ребристой криволинейной поверхностью, или соответствующие части торцевых крышек тонкостенного канала для текучей среды в виде закрытой трубки, причем теплопоглощающая камера за счет теплопроводности поглощает тепло, выделяемое при затвердении и охлаждении протекающего расплава, при этом поглощаемое тепло уносится теплопередающей средой, в конечном счете, рассеивается тонкостенными каналами для текучей среды.
Предпочтительно, группа теплопоглощающих полостей проходит через противоположные две стороны корпуса в закрытой камере, при этом поперечное сечение теплопоглощающих полостей имеет круглую, прямоугольную, многоугольную, зубчатую или другую форму, при этом, когда теплопроводники имеют теплопоглощающую конструкцию с хорошей теплопроводностью, большой теплоемкостью и большой поверхностью, и соединены с закрытой камерой снаружи, внутри, или снаружи и внутри, теплопоглощающая конструкция выполнена из согнутой или скрученной мембраны, листа, трубки или нитевидного материала, или их комбинации, причем теплопоглощающая конструкция свернута, согнута или сложена из мембраны или листа в виде пчелиных сот, флоккул или полотна, или выполнена из вставленных одна в другую тонкостенных трубок или их комбинации, при этом слои достаточно разнесены для обеспечения достаточного теплообмена для теплопередающей среды, причем отверстия между слоями обращены к теплопередающей среде, расположенной в теплопоглощающем конце, при этом, когда интегрированная тепловая трубка использует жидкую среду, поглощающий жидкость элемент в виде канавки или спеченного металлического порошка или другой эффективно поглощающей жидкость конструкции установлен на внешней поверхности, где поперечное сечение теплопоглощающей камеры пересекается с вакуумной камерой, причем за счет теплопроводности теплопоглощающая камера поглощает тепло, выделяемое от затвердевания и остывания продолжающегося расплава, которое уносится теплопередающей средой в теплопоглощающую конструкцию и рассеивается посредством теплопоглощающей конструкции.
Предпочтительно, корпус или его часть, выполненная в виде теплопоглощающего конца, является гладкой и плоской, или соответствующей теплопоглощающему концу другой тепловой трубки, причем две тепловые трубки соединены с формованной пластиной из металла высокой проводимости, содержащей полость, при этом формованная пластина имеет каналы для горячего расплавленного вещества и каналы для выхода воздуха, причем теплопоглощающие концы тепловых трубок и формованная пластина из металла высокой проводимости окружают полость в формованной пластине для образования теплопоглощающей камеры, при этом, когда теплопроводники имеют теплопоглощающую конструкцию с хорошей теплопроводностью, большой теплоемкостью и большой поверхностью, и соединены с закрытой камерой снаружи, внутри, или снаружи и внутри, теплопоглощающая конструкция выполнена из согнутой или скрученной мембраны, листа, трубки или нитевидного материала, или их комбинации, причем теплопоглощающая конструкции также свернута, согнута или сложена из мембраны или листа в виде пчелиных сот, флоккул или полотна, или выполнена из вставленных одна в другую тонкостенных трубок или их комбинации, причем слои достаточно разнесены для обеспечения достаточного теплообмена для теплопередающей среды, при этом отверстия между слоями обращены к теплопередающей среде, расположенной в теплопоглощающем конце, причем, когда интегрированная тепловая трубка использует жидкую среду, поглощающий жидкость элемент в виде канавки или спеченного металлического порошка или другой эффективно поглощающей жидкость конструкции установлен на внешней поверхности, где поперечное сечение теплопоглощающей камеры пересекается с вакуумной камерой, при этом теплопоглощающая камера за счет теплопроводности поглощает тепло, выделяемое от затвердения и остывания проходящего расплава, которое уносится теплопередающей средой в теплопоглощающую конструкцию и рассеивается посредством теплопоглощающей конструкции.
Предпочтительно, корпус или его часть, выполненная в виде теплопоглощающего конца, является гладкой и плоской, или соответствующей металлической концевой пластине с высокой теплопроводностью, причем тепловая трубка и концевая пластина соединены с формованной пластиной из металла высокой проводимости, содержащей полость, при этом формованная пластина имеет каналы для горячего расплавленного вещества и каналы для выхода воздуха, причем теплопоглощающий конец тепловой трубки, металлическая концевая пластина из металла высокой теплопроводности и формованная пластина из металла высокой теплопроводности окружают полость в формованной пластине для образования теплопоглощающей камеры, при этом, когда теплопроводники имеют теплопоглощающую конструкцию с хорошей теплопроводностью, большой теплоемкостью и большой поверхностью, и соединены с закрытой камерой снаружи, внутри, или снаружи и внутри, теплопоглощающая конструкция выполнена из согнутой или скрученной мембраны, листа, трубки или нитевидного материала, или их комбинации, причем теплопоглощающая конструкция свернута, согнута или сложена из мембраны или листа в виде пчелиных сот, флоккул или полотна, или выполнена из вставленных одна в другую тонкостенных трубок или их комбинации, причем слои разнесены для обеспечения достаточного теплообмена для теплопередающей среды, при этом отверстия между слоями обращены к теплопередающей среде, расположенной в теплопоглощающем конце, при этом, когда интегрированная тепловая трубка использует жидкую среду, поглощающий жидкость элемент в виде канавки или спеченного металлического порошка или другой эффективно поглощающей жидкость конструкции установлен на внешней поверхности, где поперечное сечение теплопоглощающей камеры пересекается с вакуумной камерой, причем теплопоглощающая камера за счет теплопроводности поглощает тепло, выделяемое от затвердения и остывания проходящего расплава, которое уносится теплопередающей средой в теплопоглощающую конструкцию и рассеивается посредством теплопоглощающей конструкции.
Предпочтительно, теплопоглощающий конец тепловой трубки выполнен в виде теплопоглощающей камеры, проходящей через две противоположные стороны корпуса и расположенной посередине тепловой трубки, при этом поперечное сечение теплопоглощающих полостей имеет круглую внутреннюю форму или другую подходящую форму, причем продольное сечение теплопоглощающих полостей имеет внешнюю форму прямоугольника, перевернутого конуса или другую форму вращения, подходящую для источника тепла, теплорассеивающий конец тепловой трубки, выполнен в виде канала для холодной текучей среды, параллельного оси теплопоглощающей камеры с продольным сечением, имеющим внешнюю форму прямоугольника, перевернутого конуса или форму, подходящую для взаимодействия с гофрированной криволинейной поверхностью или ребристой поверхностью, расположенной на поверхности вращения, или зубчатой поверхностью, расположенной на поверхности вращения в виде перевернутого вниз конуса, или гофрированной криволинейной поверхностью для тонкостенного канала для текучей среды, равномерно или неравномерно расположенной на поверхности вращения в виде перевернутого вниз конуса, причем снаружи гофрированный тонкостенный канал для текучей среды окружает корпус для образования дополнительного канала для текучей среды для ускорения потока холодной текучей среды, при этом, когда интегрированная тепловая трубка использует жидкую среду, поглощающий жидкость элемент в виде канавки или спеченного металлического порошка или другой эффективно поглощающей жидкость конструкции установлен на внешней поверхности, где поперечное сечение теплопоглощающей камеры пересекается с вакуумной камерой, причем за счет теплопроводности теплопоглощающая камера поглощает тепло, выделяемое высокотемпературной текучей средой, которое уносится теплопередающей средой в тонкостенный канал для текучей среды, и, в конечном счете, рассеивается с помощью холодной текучей среды, проходящей снаружи гофрированного тонкостенного канала для текучей среды.
Предпочтительно, теплопоглощающий конец тепловой трубки выполнен в виде множества групп теплопоглощающих камер, проходящих через две противоположные стороны корпуса и расположенных посередине тепловой трубки, при этом поперечное сечение теплопоглощающих полостей имеет круглую, прямоугольную, многоугольную, зубчатую внутреннюю форму или другую подходящую форму, или их комбинацию, теплорассеивающий конец тепловой трубки, выполнен в виде тонкостенного канала для текучей среды, параллельного оси тепло поглощающей камеры и имеющего гофрированную криволинейную поверхность или криволинейную ребристую поверхность снаружи закрытой камеры, при этом, когда интегрированная тепловая трубка использует жидкую среду, поглощающий жидкость элемент в виде канавки или спеченного металлического порошка или другой эффективно поглощающей жидкость конструкции установлен на внешней поверхности, где поперечное сечение теплопоглощающей камеры пересекается с вакуумной камерой, причем дополнительная канавка для жидкой среды выполнена на нижней поверхности поглощающего жидкость элемента, при этом теплопоглощающая камера, гофрированный тонкостенный канал для текучей среды снаружи закрытой камеры и торцевые крышки корпуса, перпендикулярные теплопоглощающей камере, окружают закрытую камеру тепловой трубки, причем дополнительный канал для горячей текучей среды с входом и выходом для горячей или холодной текучей среды окружает две стороны торцевых крышек корпуса, при этом дополнительный канал для холодной текучей среды с входом и выходом для горячей или холодной текучей среды окружает гофрированный тонкостенный канал для текучей среды снаружи закрытой камеры, а тепловая трубка образует теплообменник с интегрированной тепловой трубкой для осуществления теплообмена между двумя видами текучей среды.
Предпочтительно, трубка используется для отвода тепла при изготовлении заготовок некристаллического, микрокристаллического и субкристаллического быстро затвердевающего металла.
Согласно другому варианту предложена интегрированная тепловая трубка, содержащая корпус, образующий закрытую вакуумную камеру, имеющую теплопередающую среду, содержащая корпус или часть корпуса, выполненные в виде теплопоглощающего конца, группу теплопоглощающих полостей, которые проходят через корпус, установленный в закрытой камере, внешнюю оболочку, окружающую закрытую камеру, представляющую собой конструкцию вращения, окружающую закрытую камеру, или конструкцию вращения, окружающую закрытую камеру с гофрированной криволинейной поверхностью, расположенной на конструкции вращения, концевую поверхность или часть концевой поверхности, которая перпендикулярна оси тепловой трубки, при этом внешняя форма теплопоглощающего конца соответствует форме источника тепла для плотной посадки, при этом внешняя форма имеет группы гофрированных криволинейных поверхностей, группы криволинейных поверхностей закрытых трубчатых тонкостенных каналов для текучей среды, или их комбинацию, причем теплопередающая среда находится в закрытой вакуумной камере на теплопоглощающем конце вблизи теплопоглощающей поверхности.
Предпочтительно, группа теплопоглощающих полостей проходит через корпус между двумя противоположными сторонами корпуса, между расположенными рядом сторонами корпуса, или через одну сторону корпуса, при этом поперечное сечение теплопоглощающих полостей имеет круглую, прямоугольную, многоугольную, зубчатую или другую подходящую форму.
Предпочтительно, оболочка в виде конструкции вращения, окружающая закрытую камеру на теплопоглощающем конце тепловой трубки, имеет поперечное сечение снаружи круглой формы, а продольное сечение прямоугольной, цилиндрической или другой формы вращения, подходящей для источника тепла.
Предпочтительно, внешняя оболочка гофрированной криволинейной поверхности расположена на конструкции вращения для окружения закрытой камеры на теплопоглощающем конце, имеющем поперечное сечение с более чем тремя группами равномерно или симметрично расположенных ребристых криволинейных поверхностей равной или неравной высоты.
Предпочтительно, теплопоглощающий конец корпуса является концевой поверхностью или частью концевой поверхности, которая перпендикулярна оси тепловой трубки, а внешняя форма теплопоглощающего конца соответствует форме источника тепла для плотной посадки, при этом внешняя форма является гладкой и плоской, или гладкой и выступающей, или гладкой и углубленной, или соответствует внешней контактной поверхности источника тепла для установки с зажатием для достаточно плотной посадки.
Предпочтительно, теплопоглощающий конец корпуса содержит группы поверхностей закрытого трубчатого тонкостенного канала для текучей среды, расположенные внутри закрытой камеры, от входа текучей среды к выходу текучей среды в каналах для текучей среды проходят через закрытую камеру между двумя сторонами закрытой камеры, между расположенными рядом сторонам закрытой камеры, или через одну сторону закрытой камеры, а внутри тонкостенных каналов для текучей среды образован канал для охлаждающей текучей среды.
Предпочтительно, поперечное сечение тонкостенного канала для текучей среды является круглым, прямоугольным, многоугольным, зубчатым или имеет другую подходящую форму, или их комбинацию.
Предпочтительно, поглощающий жидкость элемент установлен на внутренней поверхности корпуса в закрытой камере, когда теплопоглощающий конец корпуса использует жидкую теплопередающую среду, при этом внутренняя поверхность противоположна теплопоглощающей поверхности и выходит в закрытую камеру, причем поглощающий жидкость элемент представляет собой канавку, сито, пучок волокон с пружиной, спеченный металлический порошок, их комбинацию или другую конструкцию.
Предпочтительно, теплопроводник или теплопоглощающий конец имеют группы тонкостенных каналов для текучей среды в виде закрытой трубки, причем предусмотрены дополнительные каналы для текучей среды с проходами для холодной, горячей, или холодной и горячей текучих сред, соединенные со стенками корпуса, при этом дополнительные каналы для текучей среды окружают гофрированную ребристую криволинейную поверхность тонкостенных каналов для текучей среды или соответствующие части торцевой крышки тонкостенного канала для текучей среды в виде закрытой трубки.
Предпочтительно, теплопроводник тонкостенного канала для текучей среды имеет прямую форму, криволинейную ребристую форму, зеркальную по отношению к корпусу основания, форму перевернутой буквы «U», или их комбинацию, или тонкостенный канал для текучей среды в виде закрытой трубки проходит через закрытую камеру от двух противоположных или расположенных рядом сторон закрытой камеры, при этом теплопоглощающий конец, корпус или часть корпуса на противоположной стороне гофрированной криволинейной поверхности тонкостенных каналов для текучей среды, или на стороне, параллельной тонкостенным каналам для текучей среды в виде закрытой трубки, проходит через две противоположные стороны закрытой камеры, причем внешняя форма теплопоглощающего конца соответствует форме источника тепла, при этом внешняя форма является гладкой и плоской, или соответствует внешней контактной поверхности источника тепла для установки с зажатием для достаточно плотной посадки, причем, когда интегрированная тепловая трубка использует жидкую теплопередающую среду, на теплопоглощающей нижней части, выходящей к закрытой камере, установлен поглощающий жидкость элемент.
Предпочтительно, трубка дополнительно содержит часть корпуса, окружающую закрытую камеру на теплопоглощающем конце, имеющем поперечное сечение снаружи круглой формы, а продольное сечение прямоугольной, цилиндрической или другой формы вращения, подходящей для источника тепла, группу тонкостенных каналов для текучей среды в виде закрытой трубки, группу закрытых и гофрированных криволинейных поверхностей, расположенных на периферии относительно оси тепловой трубки, и расположенных внутри закрытой камеры и проходящих через закрытую камеру между двумя противоположными сторонами перпендикулярно оси теплопоглощающей поверхности, при этом поперечное сечение тонкостенного канала для текучей среды в виде закрытой трубки имеет круглую, прямоугольную, многоугольную, зубчатую или другую подходящую форму, или их комбинацию, группу закрытых и гофрированных криволинейных поверхностей, расположенных на периферии относительно оси тепловой трубки и имеющих криволинейную ребристую форму или другую форму поверхности, или их комбинацию, дополнительные каналы для текучей среды, соединенные с тонкостенными каналами для текучей среды и со стенками корпуса перпендикулярно оси теплопоглощающей поверхности корпуса, причем дополнительные каналы для текучей среды имеют входные и выходные отверстия для холодной текучей среды, при этом, когда интегрированная тепловая трубка использует жидкую среду, поглощающий жидкость элемент в виде канавки или спеченного металлического порошка или другой эффективно поглощающей жидкость конструкции установлен на внутренней поверхности круглого теплопоглощающего конца корпуса, причем внешняя поверхность круглого теплопоглощающего конца корпуса выполнена с возможностью поглощения при вращении, тепла затвердевания и охлаждения расплава или тепла, проводимого к поверхности через контакт, при этом поглощаемое тепло уносится теплопередающей средой и рассеивается тонкостенными каналами для текучей среды.
Предпочтительно, корпус с закрытой и гофрированной криволинейной поверхностью на теплопоглощающем конце окружает закрытую камеру и расположен по контуру конструкции вращения, имеющей поперечное сечение с более чем тремя группами равномерно или симметрично расположенных ребристых криволинейных поверхностей с равной или неравной высотой, при этом тонкостенные каналы в виде закрытой трубки, или закрытые и гофрированные криволинейные поверхности, расположенные по периферии, содержат теплорассеивающий конец, расположенный в закрытой камере и проходящий через нее между двумя противоположными сторонами корпуса перпендикулярно оси теплопоглощающей поверхности, причем поперечное сечение тонкостенных каналов для текучей среды в виде закрытой трубки имеет круглую, прямоугольную, многоугольную, зубчатую или другую подходящую форму, или их комбинацию, причем дополнительные каналы для текучей среды соединены с тонкостенными каналами для текучей среды и со стенками корпуса перпендикулярно оси теплопоглощающей поверхности корпуса, при этом дополнительные каналы для текучей среды имеют входные и выходные отверстия для холодной текучей среды, при этом, когда интегрированная тепловая трубка использует жидкую среду, поглощающий жидкость элемент в виде канавки или спеченного металлического порошка или другой эффективно поглощающей жидкости конструкции установлен на внутренней поверхности круглого теплопоглощающего конца корпуса, причем корпус с закрытой и гофрированной криволинейной поверхностью, расположенный снаружи конструкции вращения, выполнен в виде теплопоглощающей поверхности для поглощения при вращения, тепла от вала и источника тепла внутри вала, или тепла, выделяемого внешней горячей текучей средой, при этом поглощаемое тепло уносится теплопередающей средой и, в конечном счете, рассеивается тонкостенными каналами для текучей среды.
Предпочтительно, теплопоглощающий конец тепловой трубки выполнен в виде теплопоглощающей камеры, проходящей через две противоположные стороны корпуса и расположенной посередине тепловой трубки, при этом поперечное сечение теплопоглощающей камеры имеет внутреннюю круглую, прямоугольную, многоугольную, зубчатую или другую подходящую форму, или их комбинацию, причем теплорассеивающий конец тепловой трубки выполнен в виде тонкостенных каналов для текучей среды, представляющих собой гофрированную прямую ребристую поверхность или криволинейную ребристую поверхность, проходящую параллельно или перпендикулярно оси теплопоглощающей камеры, или тонкостенный канал для текучей среды в виде закрытой трубки, проходящий через две противоположные стороны корпуса и расположенный параллельно оси теплопоглощающей камеры; причем поперечное сечение тонкостенного канала для текучей среды в виде закрытой трубки имеет круглую, прямоугольную, многоугольную, зубчатую или другую подходящую форму, при этом, когда интегрированная тепловая трубка использует жидкую среду, поглощающий жидкость элемент в виде канавки или спеченного металлического порошка или другой эффективно поглощающей жидкость конструкции установлен на внешней поверхности, где поперечное сечение теплопоглощающей камеры пересекает вакуумную камеру, причем дополнительная канавка для жидкой среды выполнена на нижней поверхности поглощающего жидкость элемента, при этом закрытая вакуумная камера интегрированной тепловой трубки окружена торцевыми крышками, перпендикулярными теплопоглощающей камере и тонкостенным каналам для текучей среды, причем дополнительный канал для текучей среды с проходом для охлаждающей воды окружает тонкостенный канал для текучей среды с гофрированной ребристой криволинейной поверхностью, или соответствующие части торцевых крышек тонкостенного канала для текучей среды в виде закрытой трубки, причем теплопоглощающая камера за счет теплопроводности поглощает тепло, выделяемое при затвердении и охлаждении протекающего расплава, при этом поглощаемое тепло уносится теплопередающей средой, в конечном счете, рассеивается тонкостенными каналами для текучей среды.
Предпочтительно, группа теплопоглощающих полостей проходит через противоположные две стороны корпуса в закрытой камере, при этом поперечное сечение теплопоглощающих полостей имеет круглую, прямоугольную, многоугольную, зубчатую или другую форму, при этом, когда теплопроводники имеют теплопоглощающую конструкцию с хорошей теплопроводностью, большой теплоемкостью и большой поверхностью, и соединены с закрытой камерой снаружи, внутри, или снаружи и внутри, теплопоглощающая конструкция выполнена из согнутой или скрученной мембраны, листа, трубки или нитевидного материала, или их комбинации, причем теплопоглощающая конструкция свернута, согнута или сложена из мембраны или листа в виде пчелиных сот, флоккул или полотна, или выполнена из вставленных одна в другую тонкостенных трубок или их комбинации, при этом слои достаточно разнесены для обеспечения достаточного теплообмена для теплопередающей среды, причем отверстия между слоями обращены к теплопередающей среде, расположенной в теплопоглощающем конце, при этом, когда интегрированная тепловая трубка использует жидкую среду, поглощающий жидкость элемент в виде канавки или спеченного металлического порошка или другой эффективно поглощающей жидкость конструкции установлен на внешней поверхности, где поперечное сечение теплопоглощающей камеры пересекается с вакуумной камерой, причем за счет теплопроводности теплопоглощающая камера поглощает тепло, выделяемое от затвердевания и остывания продолжающегося расплава, которое уносится теплопередающей средой в теплопоглощающую конструкцию и рассеивается посредством теплопоглощающей конструкции.
Предпочтительно, корпус или его часть, выполненная в виде теплопоглощающего конца, является гладкой и плоской, или соответствующей теплопоглощающему концу другой тепловой трубки, причем две тепловые трубки соединены с формованной пластиной из металла высокой проводимости, содержащей полость, при этом формованная пластина имеет каналы для горячего расплавленного вещества и каналы для выхода воздуха, причем теплопоглощающие концы тепловых трубок и формованная пластина из металла высокой проводимости окружают полость в формованной пластине для образования теплопоглощающей камеры, при этом, когда теплопроводники имеют теплопоглощающую конструкцию с хорошей теплопроводностью, большой теплоемкостью и большой поверхностью, и соединены с закрытой камерой снаружи, внутри, или снаружи и внутри, теплопоглощающая конструкция выполнена из согнутой или скрученной мембраны, листа, трубки или нитевидного материала, или их комбинации, причем теплопоглощающая конструкции свернута, согнута или сложена из мембраны или листа в виде пчелиных сот, флоккул или полотна, или выполнена из вставленных одна в другую тонкостенных трубок или их комбинации, причем слои достаточно разнесены для обеспечения достаточного теплообмена для теплопередающей среды, при этом отверстия между слоями обращены к теплопередающей среде, расположенной в теплопоглощающем конце, причем, когда интегрированная тепловая трубка использует жидкую среду, поглощающий жидкость элемент в виде канавки или спеченного металлического порошка или другой эффективно поглощающей жидкость конструкции установлен на внешней поверхности, где поперечное сечение теплопоглощающей камеры пересекается с вакуумной камерой, при этом теплопоглощающая камера за счет теплопроводности поглощает тепло, выделяемое от затвердения и остывания проходящего расплава, которое уносится теплопередающей средой в теплопоглощающую конструкцию и рассеивается посредством теплопоглощающей конструкции.
Предпочтительно, корпус или его часть, выполненная в виде теплопоглощающего конца, является гладкой и плоской, или соответствующей металлической концевой пластине с высокой теплопроводностью, причем тепловая трубка и концевая пластина соединены с формованной пластиной из металла высокой проводимости, содержащей полость, при этом формованная пластина имеет каналы для горячего расплавленного вещества и каналы для выхода воздуха, причем теплопоглощающий конец тепловой трубки, металлическая концевая пластина из металла высокой теплопроводности и формованная пластина из металла высокой теплопроводности окружают полость в формованной пластине для образования теплопоглощающей камеры, при этом, когда теплопроводники имеют теплопоглощающую конструкцию с хорошей теплопроводностью, большой теплоемкостью и большой поверхностью, и соединены с закрытой камерой снаружи, внутри, или снаружи и внутри, теплопоглощающая конструкция выполнена из согнутой или скрученной мембраны, листа, трубки или нитевидного материала, или их комбинации, причем теплопоглощающая конструкция свернута, согнута или сложена из мембраны или листа в виде пчелиных сот, флоккул или полотна, или выполнена из вставленных одна в другую тонкостенных трубок или их комбинации, причем слои разнесены для обеспечения достаточного теплообмена для теплопередающей среды, при этом отверстия между слоями обращены к теплопередающей среде, расположенной в теплопоглощающем конце, при этом, когда интегрированная тепловая трубка использует жидкую среду, поглощающий жидкость элемент в виде канавки или спеченного металлического порошка или другой эффективно поглощающей жидкость конструкции установлен на внешней поверхности, где поперечное сечение теплопоглощающей камеры пересекается с вакуумной камерой, причем теплопоглощающая камера за счет теплопроводности поглощает тепло, выделяемое от затвердения и остывания проходящего расплава, которое уносится теплопередающей средой в теплопоглощающую конструкцию и рассеивается посредством теплопоглощающей конструкции.
Предпочтительно, теплопоглощающий конец тепловой трубки выполнен в виде теплопоглощающей камеры, проходящей через две противоположные стороны корпуса и расположенной посередине тепловой трубки, при этом поперечное сечение теплопоглощающих полостей имеет круглую внутреннюю форму или другую подходящую форму, причем продольное сечение теплопоглощающих полостей имеет внешнюю форму прямоугольника, перевернутого конуса или другую форму вращения, подходящую для источника тепла, теплорассеивающий конец тепловой трубки выполнен в виде канала для холодной текучей среды, параллельного оси теплопоглощающей камеры с продольным сечением, имеющим внешнюю форму прямоугольника, перевернутого конуса или форму, подходящую для взаимодействия с гофрированной поверхностью или криволинейной ребристой поверхностью, расположенной на поверхности вращения, или зубчатой поверхностью, расположенной на поверхности вращения в виде перевернутого вниз конуса, или гофрированной криволинейной поверхностью для тонкостенного канала для текучей среды, равномерно или неравномерно расположенной на поверхности вращения в виде перевернутого вниз конуса, причем снаружи гофрированный тонкостенный канал для текучей среды окружает корпус для образования дополнительного канала для текучей среды для ускорения потока холодной текучей среды, при этом, когда интегрированная тепловая трубка использует жидкую среду, поглощающий жидкость элемент в виде канавки или спеченного металлического порошка или другой эффективно поглощающей жидкость конструкции установлен на внешней поверхности, где поперечное сечение теплопоглощающей камеры пересекается с вакуумной камерой, причем за счет теплопроводности теплопоглощающая камера поглощает тепло, выделяемое высокотемпературной текучей средой, которое уносится теплопередающей средой в тонкостенный канал для текучей среды, и, в конечном счете, рассеивается с помощью холодной текучей среды, проходящей снаружи гофрированного тонкостенного канала для текучей среды.
Предпочтительно, теплопоглощающий конец тепловой трубки выполнен в виде множества групп теплопоглощающих камер, проходящих через две противоположные стороны корпуса и расположенных посередине тепловой трубки, при этом поперечное сечение теплопоглощающих полостей имеет круглую, прямоугольную, многоугольную, зубчатую внутреннюю форму или другую подходящую форму, или их комбинацию, теплорассеивающий конец тепловой трубки выполнен в виде тонкостенного канала для текучей среды, параллельного оси теплопоглощающей камеры и имеющего гофрированную ребристую криволинейную поверхность снаружи закрытой камеры, при этом, когда интегрированная тепловая трубка использует жидкую среду, поглощающий жидкость элемент в виде канавки или спеченного металлического порошка или другой эффективно поглощающей жидкость конструкции установлен на внешней поверхности, где поперечное сечение теплопоглощающей камеры пересекается с вакуумной камерой, причем дополнительная канавка для жидкой среды выполнена на нижней поверхности поглощающего жидкость элемента, при этом теплопоглощающая камера, гофрированный тонкостенный канал для текучей среды снаружи закрытой камеры и торцевые крышки корпуса, перпендикулярные теплопоглощающей камере, окружают закрытую камеру тепловой трубки, причем дополнительный канал для горячей текучей среды с входом и выходом для горячей или холодной текучей среды окружает две стороны торцевых крышек корпуса, при этом дополнительный канал для холодной текучей среды с входом и выходом для горячей или холодной текучей среды окружает гофрированный тонкостенный канал для текучей среды снаружи закрытой камеры, а тепловая трубка образует теплообменник с интегрированной тепловой трубкой для осуществления теплообмена между двумя видами текучей среды.
Предпочтительно, трубка используется для отвода тепла при изготовлении заготовок некристаллического, микрокристаллического и субкристаллического быстро затвердевающего металла.
Согласно еще одному варианту предложен способ обеспечения большой поверхности рассеивания тепла в небольшом объеме для интегрированной тепловой трубки, включающий этапы, на которых:
а) обеспечивают гофрированный тонкостенный канал для текучей среды или тонкостенный канал для текучей среды в виде закрытой трубки, или теплопоглощающую конструкцию с хорошей теплопроводностью, большой теплоемкостью и большой поверхностью, или любую их комбинацию снаружи, внутри, или снаружи и внутри закрытой камеры, для большей компактности, б) обеспечивают криволинейную поверхность для гофрированного тонкостенного канала для текучей среды, или криволинейную поверхность для тонкостенного канала для текучей среды в виде закрытой трубки, или криволинейную или согнутую поверхность для теплопоглощающей конструкции, или любую их комбинацию снаружи, внутри, или снаружи и внутри закрытой камеры для увеличения поверхности рассеивания тепла, в) обеспечивают группу тонкостенных каналов для текучей среды в виде закрытой трубки внутри закрытой камеры в конструкции вращения для увеличения поверхности рассеивания тепла тепловой трубки, при этом тепловая трубка имеет спиральную форму.
Согласно еще одному варианту предложен способ выполнения конструкции теплопоглощающего конца интегрированной тепловой трубки, включающий этапы, на которых: а) выполняют теплопоглощающий конец, соответствующий форме источника тепла для плотной посадки, гладким и плоским, гладким и выступающим, гладким и углубленным, или согласно внешней контактной поверхности источника тепла для установки с зажатием или достаточно плотной посадки, когда теплопоглощающий конец тепловой трубки является боковой поверхностью или частью боковой поверхности, расположенной вертикально к оси тепловой трубки, б) обеспечивают полости, проходящие через противоположные стороны, расположенные рядом стороны, или через одну и ту же сторону корпуса, когда теплопоглощающий конец тепловой трубки представляет собой группу теплопоглощающих полостей, которые проходят через корпус и закрытую камеру, при этом поперечное сечение теплопоглощающих полостей имеет круглую, прямоугольную, многоугольную, зубчатую форму или другую подходящую форму в) выполняют теплопоглощающий конец тепловой трубки в виде конструкции вращения, окружающей закрытую камеру с внешним круглым поперечным сечением и продольным сечением в виде прямоугольника, цилиндра или другого тела вращения, которое подходит для источника тепла, г) выполняют теплопоглощающий конец тепловой трубки в виде закрытой гофрированной тонкостенной криволинейной поверхности, окружающей закрытую камеру с круглым сечением или с другим сечением подходящей формы, при этом обеспечивают более трех групп равномерно или симметрично расположенных ребристых криволинейных поверхностей одинаковой или разной высоты, которые имеют криволинейную ребристую форму или другие криволинейные поверхности, и их комбинации, при этом продольное сечение является прямоугольным, цилиндрическим, или имеет другую форму вращения, подходящую для источника тепла, д) обеспечивают металлическую формованную пластину с высокой теплопроводностью, имеющую полость, канал для горячего расплавленного вещества, и канал для выпуска воздуха для получения теплопоглощающей камеры тепловой трубки между поверхностью теплопоглощающего конца тепловой трубки и металлической формованной пластиной с высокой теплопроводностью, и указанную металлическую формованную пластину с высокой теплопроводностью, имеющую полость, канал для горячего расплавленного вещества, и канал для выпуска воздуха для получения теплопоглощающей камеры интегрированной тепловой трубки и множества теплопоглощающих полостей, образованных теплопоглощающими концевыми поверхностями тепловых трубок, устанавливают между теплопоглощающим концом двух тепловых трубок, е) обеспечивают теплопередающую среду в закрытой камере у корпуса или части корпуса тепловой трубки в качестве теплопоглощающего конца вблизи теплопоглощающей поверхности, при этом поглощающий жидкость элемент располагают вблизи теплопоглощающей поверхности в закрытой камере, когда используют жидкую среду.
Согласно еще одному варианту предложен способ теплообмена в интегрированной тепловой трубке, включающий этапы, на которых:
а) обеспечивают поглощение тепла за счет контактирования с источником тепла на поверхности теплопоглощающего конца корпуса тепловой трубки, при этом тепло передают в ту же теплопередающую среду в той же закрытой камере через поверхность теплопоглощающего конца корпуса, причем теплопередающая среда поглощает тепло или испаряется для быстрого рассеивания поглощенного тепла, причем снаружи, внутри, или снаружи и внутри закрытой камеры используют теплопроводник в качестве теплорассеивающего конца, при этом теплопоглощающая конструкция поглощает или передает тепло, поглощенное теплопередающей средой, б) обеспечивают передачу тепла от теплопередающей среды посредством низкотемпературной текучей среды в тонкостенном канале для текучей среды, выполненном снаружи, внутри, или снаружи и внутри закрытой камеры, в) обеспечивают поглощение тепла от теплопередающей среды посредством теплопоглощающей конструкции, выполненной снаружи, внутри, или снаружи и внутри закрытой камеры, г) обеспечивают теплопередающую среду в теплопоглощающем конце тепловой трубки вблизи теплопоглощающей поверхности в закрытой камере, и используют теплопередающую среду для переноса тепла к ближайшей теплорассеивающей поверхности теплопроводника для снижения теплового сопротивления, повышения теплопроводности и увеличения скорости теплопередачи.
Согласно еще одному варианту предложен способ теплообмена во вращающейся интегрированной тепловой трубке, использующей жидкую среду, включающий этапы, на которых: а) используют круглое поперечное сечение корпуса тепловой трубки в качестве теплопоглощающего конца для поглощения тепла за счет контактирования с источником тепла во время высокоскоростного вращения, когда тепловая трубка вращается на высокой скорости, при этом тепло передают в ту же теплопередающую среду в той же закрытой камере, которая отбрасывается к внутренней поверхности стенки теплопоглощающего конца центробежной силой, причем теплопередающая среда поглощает тепло и быстро испаряется, при этом насыщенный пар, заполняющий закрытую камеру, конденсируется в жидкость с поверхности тонкостенного канала для текучей среды при контакте с низкотемпературным тонкостенным каналом для текучей среды, с удалением пара, причем тонкостенный канал для текучей среды передает потенциальное тепло испарения в холодную среду, которая находится снаружи закрытой камеры тонкостенного канала для текучей среды, и затем холодная жидкость уносит тепло, поглощенное тепловой трубкой, при этом жидкая среда, сконденсировавшаяся на поверхности тонкостенного канала для текучей среды, быстро накапливается, и снова отбрасывается на внутреннюю поверхность стенки теплопоглощающего конца за счет центробежной силы для обеспечения начала нового цикла процесса теплопередачи, который повторяется циклами, при этом обеспечивают большую площадь рассеивания тепла и используют фазовый переход для передачи тепла равномерно с одинаковой температурой по всей площади рассеивания тепла, при этом центробежная сила вращающейся тепловой трубки вызывает прохождение жидкой среды к теплопоглощающему концу и полностью уменьшает тепловое сопротивление межфазной границы в процессе теплопоглощения с фазовым переходом, для оптимального теплообмена, б) используют круглое поперечное сечение корпуса тепловой трубки в качестве теплопоглощающего конца для поглощения тепла за счет контактирования с источником тепла во время низкоскоростного вращения, когда тепловая трубка вращается на низкой скорости, при этом тепло передают в ту же теплопередающую среду в той же закрытой камере, в которой установлен поглощающий жидкость элемент на внутренней поверхности стенки теплопоглощающего конца за счет адгезивной силы жидкой среды, при этом теплопередающая среда поглощает тепло и быстро испаряется, причем насыщенный пар, заполняющий закрытую камеру, конденсируется в жидкость с поверхности тонкостенного канала для текучей среды при контакте с низкотемпературным тонкостенным каналом для текучей среды, с удалением пара, при этом тонкостенный канал для текучей среды передает потенциальное тепло испарения в холодную текучую среду снаружи закрытой камеры тонкостенного канала для текучей среды, и холодная жидкость затем уносит тепло, поглощенное тепловой трубкой, причем жидкая среда, сконденсировавшаяся на поверхности тонкостенного канала для текучей среды, быстро накапливается и под собственным весом отбрасывается снова в нижнее положение в закрытой камере тепловой трубки, при этом жидкая среда поглощается в поглощающем жидкость элементе тепловой трубки и вводится в контакт с источником тепла под воздействием капиллярных сил для начала нового цикла процесса теплопередачи, который повторяется циклами, при этом обеспечивают большую площадь рассеяния тепла и используют фазовый переход для теплопередачи равномерно при одинаковой температуре по всей площади рассеивания тепла, при этом капиллярные силы поглощающего жидкость элемента тепловой трубки и адгезивные силы жидкой среды тепловой трубки вызывают прохождение жидкой среды к теплопоглощающему концу, для оптимального теплообмена.
Согласно еще одному варианту предложен интегрированная тепловая трубка, содержащая закрытую камеру и корпус, имеющий внутри разрежение и заполненный теплопередающей средой, содержащая теплопроводник, установленный снаружи закрытой вакуумной камеры, при этом теплопроводник представляет собой гофрированный ребристый тонкостенный канал для текучей среды, причем двенадцать коротких ребер и двенадцать длинных ребер расположены радиально к оси тепловой трубки, при этом внутри каждого гофрированного длинного ребра и короткого ребра образована внутренняя полость теплопроводника, которая соединена с закрытой вакуумной камерой в качестве продолжения закрытой вакуумной камеры, а снаружи каждого гофрированного длинного ребра или короткого ребра образован канал для текучей среды теплопроводника, который контактирует с холодной жидкостью и образует поверхность рассеивания тепла теплопроводника, при этом группа теплопроводников использует ту же закрытую вакуумную камеру и ту же теплопередающую среду в ней, при этом корпус интегрированной тепловой трубки образован стенкой закрытой вакуумной камеры и стенкой гофрированного тонкостенного канала для текучей среды, причем для обеспечения нормальной теплопроводности в наклонном положении в закрытой вакуумной камере установлен поглощающий жидкость элемент, когда при теплопоглощении с фазовым переходом используется жидкая теплопередающая среда.
Предпочтительно, трубка используется для излучения такого твердого источника тепла, в котором теплопроводность является основной формой излучения, например, центральный процессор, видеокарта, электрический и электронный компонент большой мощности.
Согласно еще одному варианту предложена интегрированная тепловая трубка, содержащая закрытую камеру и корпус, имеющий внутри разрежение и заполненный теплопередающей средой, содержащая теплопроводники, установленные снаружи закрытой вакуумной камеры, при этом теплопроводники представляют собой гофрированные параллельные прямые ребристые тонкостенные каналы для текучей среды, причем тринадцать групп ребристых тонкостенных каналов для текучей среды являются параллельными с одинаковым расстоянием от одной стороны корпуса до противоположной стороны теплопоглощающего конца корпуса, при этом внутри каждого гофрированного ребристого тонкостенного канала для текучей среды образована внутренняя полость теплопроводника, которая соединяет закрытую вакуумную камеру и также является продолжением закрытой вакуумной камеры, а снаружи каждой группы гофрированных ребристых тонкостенных каналов для текучей среды образован канал для текучей среды теплопроводника, который контактирует с холодной жидкостью и также является поверхностью рассеивания тепла теплопроводника, при этом каждая группа теплопроводников использует ту же закрытую вакуумную камеру и ту же теплопередающую среду в ней, при этом корпус интегрированной тепловой трубки образован стенкой закрытой вакуумной камеры и стенкой гофрированного тонкостенного канала для текучей среды, причем для обеспечения нормальной теплопроводности в наклонном положении в закрытой вакуумной камере установлен поглощающий жидкость элемент, когда при теплопоглощении с фазовым переходом используется жидкая теплопередающая среда.
Предпочтительно трубка используется для излучения такого твердого источника тепла, в котором теплопроводность является основной формой излучения, например, центральный процессор, видеокарта, электрический и электронный компонент большой мощности.
Согласно еще одному варианту предложена интегрированная тепловая трубка, содержащая закрытую камеру и корпус, имеющий внутри разрежение и заполненный теплопередающей средой, содержащая одиннадцать групп теплопроводников, установленных внутри закрытой вакуумной камеры, окруженной прямоугольным корпусом, левой и правой концевыми пластинами корпуса, при этом теплопроводник представляет собой тонкостенный канал для текучей среды, образованный тонкостенной трубой прямоугольного поперечного сечения и проходящий через две стороны концевых пластин корпуса, причем внешняя стенка каждой тонкостенной трубы прямоугольного поперечного сечения образована внутренней полостью теплопроводника, которая соединена с закрытой вакуумной камерой и также находится в ней, при этом внутренняя стенка каждой тонкостенной трубы прямоугольного поперечного сечения образована каналом для текучей среды теплопроводника, который контактирует с холодной жидкостью и также является поверхностью рассеивания тепла теплопроводника, причем каждая группа теплопроводников использует ту же закрытую вакуумную камеру и теплопередающую среду в ней, причем для обеспечения нормальной теплопроводности в наклонном положении поглощающий жидкость элемент установлен в закрытой вакуумной камере, когда при теплопоглощении с фазовым переходом используется жидкая теплопередающая среда.
Предпочтительно, трубка используется для излучения такого твердого источника тепла, в котором теплопроводность является основной формой излучения, например, центральный процессор, видеокарта, электрический и электронный компонент большой мощности.
Согласно еще одному варианту предложена интегрированная тепловая трубка, содержащая закрытую камеру и корпус, имеющий внутри разрежение и заполненный теплопередающей средой, содержащая девять групп колоннообразных теплопроводников, установленных снаружи закрытой вакуумной камеры, при этом корпус нижнего теплопоглощающего конца представляет собой конструкцию из тонкостенной и полой прямоугольной пластины, верхней тонкостенной полой прямоугольной пластины, противоположной корпусу нижнего теплопоглощающего конца и являющейся зеркальным отображением нижней части для обеспечения соединения друг с другом и с закрытой вакуумной камерой внутренних полостей канала для текучей среды девяти групп колоннообразной тонкостенной трубы, причем внутренняя поверхность каждого теплопроводника в виде тонкостенной трубки образует внутреннюю полость теплопроводника, которая соединена с закрытой вакуумной камерой и является ее продолжением, а внешняя поверхность каждого теплопроводника в виде тонкостенной трубки образует канал для жидкости теплопроводника, который контактирует с холодной жидкостью и является поверхностью рассеивания тепла теплопроводника, и для увеличения поверхности рассеивания тепла теплопроводника в виде тонкостенной трубки в тонкостенной полой прямоугольной пластине установлены двенадцать групп радиаторов, которые проходят через нее, плотно соответствуют ей и параллельны ей, при этом каждая группа теплопроводников использует ту же закрытую вакуумную камеру и ту же теплопередающую среду в ней, причем для обеспечения нормальной теплопроводности в наклонном положении в закрытой вакуумной камере установлен поглощающий жидкость элемент, когда при теплопоглощении с фазовым переходом используется жидкая теплопередающая среда.
Предпочтительно, трубка используется для излучения такого твердого источника тепла, в котором теплопроводность является основной формой излучения, например, центральный процессор, видеокарта, электрический и электронный компонент большой мощности.
Согласно еще одному варианту предложена интегрированная тепловая трубка, содержащая закрытую камеру и корпус, имеющий внутри разрежение и заполненный теплопередающей средой/ содержащая теплопроводники, установленные в закрытой вакуумной камере, окруженной корпусом колоннообразной или другой формы и концевыми пластинами корпуса, при этом теплопоглощающие полости расположены в корпусе, проходят через него и выполнены в виде теплопоглощающего конца, плотно соответствующего графитовой вставке, причем центральное отверстие графитовой вставки представляет собой канал для расплавленного металла с входом для расплавленного металла и выходом для отлитого слитка, при этом канал для смазочного масла расположен между теплопоглощающей камерой и графитовой вставкой, причем теплопроводники выполнены в виде тонкостенного канала для текучей среды, образованного 80 группами тонкостенной трубки круглого сечения и проходящего через концевые пластины, расположенные на противоположных сторонах корпуса, при этом внешняя стенка каждой тонкостенной трубки круглого сечения образует внутреннюю полость теплопроводника, которая соединена с закрытой вакуумной камерой и находится в ней, а внутренняя стенка каждой тонкостенной трубки круглого сечения образует канал для текучей среды теплопроводника, который контактирует с холодной жидкостью и является поверхностью рассеивания тепла теплопроводника, причем каждая группа теплопроводников использует ту же закрытую вакуумную камеру и ту же теплопередающую среду в ней, причем для обеспечения нормальной теплопроводности закрытой вакуумной камеры в качестве теплопоглощающего конца, установлен поглощающий жидкость элемент на внутренней стенке теплопоглощающей камеры в закрытой вакуумной камере, когда при теплопоглощении с фазовым переходом используется жидкая теплопередающая среда.
Предпочтительно, трубка используется для кристаллизатора при непрерывной отливке слитков и устройства для производства проволоки из быстро затвердевающего металла в металлургии.
Согласно еще одному варианту предложена интегрированная тепловая трубка, содержащая закрытую камеру и корпус, имеющий внутри разрежение и заполненный теплопередающей средой, содержащая теплопоглощающий конец корпуса, расположенный вертикально к оси тепловой трубки и являющийся поверхностью тепловой трубки, расположенной снаружи закрытой вакуумной камеры, при этом теплопроводники расположены внутри закрытой вакуумной камеры, окруженной корпусом интегрированной тепловой трубки теплопоглощающего типа, причем теплопроводник представляет собой теплопоглощающую конструкцию, выполненную из металла с высоким коэффициентом теплопроводности, большой теплоемкостью, большой площадью, и легко поглощающую и накапливающую тепло так, что теплопоглощающая конструкция является теплопоглощающим концом скрытого тепла и расположена в интегрированной тепловой трубке, при этом теплопоглощающая конструкция выполнена из медной фольги с большой площадью поверхности, скрученной и изогнутой, причем расстояние между слоями достаточно для обеспечения оптимальной теплопроводности теплопередающей среды, при этом отверстие между слоями обращено к теплопоглощающему концу, и теплопоглощающая конструкция заключена в закрытой камере посредством корпуса и теплопоглощающего конца корпуса, причем полость имеет разрежение и заполнена теплопередающей средой для образования интегрированной тепловой трубки теплопоглощающего типа.
Предпочтительно, трубка используется для кристаллизатора при непрерывной отливке слитков и устройства для производства проволоки из быстро затвердевающего металла в металлургии.
Согласно еще одному вариант предложена интегрированная тепловая трубка, содержащая закрытую камеру и корпус, имеющий внутри разрежение и заполненный теплопередающей средой, имеющая круглое поперечное сечение и прямоугольное продольное сечение, при этом теплопоглощающий конец корпуса расположен снаружи закрытой камеры, причем теплопроводники расположены внутри закрытой вакуумной камеры, окруженной колоннообразным корпусом и концевыми пластинами, при этом теплопроводники выполнены в виде тонкостенного канала для текучей среды, образованного 110 группами тонкостенной трубки круглого сечения и проходящего через концевые пластины, расположенные на противоположных сторонах корпуса, причем внешняя стенка каждой тонкостенной трубки круглого сечения образует внутреннюю полость теплопроводника, которая соединена с закрытой вакуумной камерой и находится в ней, а внутренняя стенка каждой тонкостенной трубки круглого сечения образует канал для текучей среды теплопроводника, который контактирует с холодной жидкостью и является поверхностью рассеивания тепла теплопроводника, причем каждая группа теплопроводников использует ту же закрытую вакуумную камеру и ту же теплопередающую среду в ней, причем для обеспечения нормальной теплопроводности при медленном вращении валков на внешней стенке закрытой вакуумной камеры и на внутренней стенке корпуса установлен поглощающий жидкость элемент, когда при теплопоглощении с фазовым переходом используется жидкая теплопередающая среда.
Предпочтительно, трубка используется для отвода тепла валков прокатки тонких полос быстро затвердевающего металла, валков для непрерывного литья и прокатки в металлургии, ротора двигателя, ротора турбины, и для отвода тепла прочих вращающихся источников тепла и тяги.
Согласно еще одному варианту предложена интегрированная тепловая трубка, содержащая закрытую камеру и корпус, имеющий внутри разрежение и заполненный теплопередающей средой, имеющая круглое поперечное сечение и прямоугольное продольное сечение, при этом теплопоглощающий конец корпуса расположен снаружи закрытой камеры, при этом теплопроводники расположены внутри закрытой вакуумной камеры), окруженной колоннообразным корпусом и его концевыми пластинами, причем теплопроводники (выполнены в виде тонкостенного канала для текучей среды, образованного группой участков зубчатой внутренней формы тонкостенной трубки (по 12 зубцов в группе) и проходящего через две стороны корпуса, при этом внутренняя стенка каждого участка зубчатой внутренней формы тонкостенной трубки образует внутреннюю полость теплопроводника, которая соединена с закрытой вакуумной камерой и находится в ней, а внешняя стенка каждого участка зубчатой внутренней формы тонкостенной трубки образует канал для текучей среды теплопроводника, который контактирует с холодной жидкостью и является поверхностью рассеивания тепла теплопроводника, причем каждая группа теплопроводников использует ту же закрытую вакуумную камеру и ту же теплопередающую среду в ней, причем для обеспечения нормальной теплопроводности при медленном вращении валков, на внешней стенке закрытой вакуумной камеры и на внутренней стенке корпуса установлен поглощающий жидкость элемент, когда при теплопоглощении с фазовым переходом используется жидкая теплопередающая среда.
Предпочтительно, трубка используется для отвода тепла валков прокатки тонких полос быстро затвердевающего металла, валков для непрерывного литья и прокатки в металлургии, ротора двигателя, ротора турбины, и для отвода тепла прочих вращающихся источников тепла и тяги.
Согласно еще одному варианту предложена интегрированная тепловая трубка, содержащая закрытую камеру и корпус, имеющий внутри разрежение и заполненный теплопередающей средой, имеющая круглое поперечное сечение и продольное сечение в форме перевернутой трапеции, при этом закрытая вакуумная камера расположена на теплопоглощающем конце корпуса и проходит через него, причем теплопроводники расположены снаружи закрытой вакуумной камеры, при этом теплопроводники выполнены в виде гофрированного ребристого тонкостенного канала для текучей среды, причем двенадцать длинных ребер расположены радиально от оси теплопоглощающей камеры, при этом внутри каждого гофрированного длинного ребра образована внутренняя полость теплопроводника, которая соединена с закрытой вакуумной камерой и является ее продолжением, а снаружи каждого гофрированного длинного ребра образован канал для текучей среды теплопроводника, который контактирует с холодной жидкостью и является поверхностью рассеивания тепла теплопроводника, причем каждая группа теплопроводников использует ту же закрытую вакуумную камеру и ту же теплопередающую среду в ней, причем корпус образован стенкой закрытой вакуумной камеры и стенкой гофрированного ребристого тонкостенного канала для текучей среды, а сердечник, тепловой трубки расположен на противоположной стенке теплопоглощающей камеры в закрытой вакуумной камере, когда при теплопоглощении с фазовым переходом используется жидкая теплопередающая среда.
Предпочтительно, трубка используется для отвода тепла устройства плазменной сварки-резки, сопла для плазменного покрытия, сопла электронно-лучевой пушки для сварки, сопла сварочного пистолета большой мощности.
Согласно еще одному варианту предложена интегрированная тепловая трубка, содержащая закрытую камеру и корпус, имеющий внутри разрежение и заполненный теплопередающей средой содержащая тонкостенную трубку, проходящую через две противоположные торцевые крышки корпуса и пересекающую ось тепловой трубки, и двенадцать групп сердцеобразных теплопоглощающих полостей, расположенных равномерно радиально по трубке на теплопоглощающем конце корпуса, при этом теплопроводники расположены снаружи закрытой вакуумной камеры, причем теплопроводники выполнены в виде гофрированного ребристого тонкостенного канала для текучей среды, при этом сорок восемь длинных ребер расположены радиально от оси теплопоглощающей камеры, причем внутри каждого гофрированного длинного ребра образована внутренняя полость теплопроводника, которая соединена с закрытой вакуумной камерой и является ее продолжением, а снаружи каждого гофрированного длинного ребра образован канал для текучей среды теплопроводника, который контактирует с холодной жидкостью и является поверхностью рассеивания тепла теплопроводника, при этом каждая группа теплопроводников использует ту же закрытую вакуумную камеру и ту же теплопередающую среду в ней, при этом теплопоглощающая камера, тонкостенный канал для текучей среды и противоположные две торцевые крышки корпуса окружают закрытую камеру и образуют корпус интегрированной тепловой трубки, причем сердечник тепловой трубки расположен на противоположной стенке теплопоглощающей камеры в закрытой вакуумной камере, когда при теплопоглощении с фазовым переходом используется жидкая теплопередающая среда, при этом закрытая вакуумная камера, тонкостенный канал для текучей среды и противоположные две торцевые крышки корпуса образуют корпус интегрированной тепловой трубки, причем дополнительный канал для горячей текучей среды с проходом для горячей текучей среды окружен стенками корпуса и полностью вмещает закрытую вакуумную камеру, а дополнительный канал для холодной текучей среды с проходом для холодной текучей среды окружает стенки ребристого тонкостенного канала для текучей среды, причем тепловая трубка интегрирована в теплообменник.
Согласно еще одному варианту предложена интегрированная тепловая трубка, содержащая закрытую камеру и корпус, имеющий внутри разрежение и заполненный теплопередающей средой, имеющая внешнюю круглую поверхность корпуса в качестве теплопоглощающего конца, и три группы ребристых тонкостенных теплопоглощающих криволинейных поверхностей расположенных на ней, при этом теплопоглощающий конец расположен снаружи закрытой вакуумной камеры, теплопроводники расположены снаружи закрытой вакуумной камеры, проходят через противоположные две торцевые крышки корпуса и выполнены в виде гофрированного ребристого тонкостенного канала для текучей среды, причем шестнадцать длинных ребер расположены радиально от оси тепловой трубки, при этом внутри каждого гофрированного длинного ребра образована внутренняя полость теплопроводника, которая соединена с закрытой вакуумной камерой так, что является ее продолжением, а снаружи каждого гофрированного длинного ребра образован канал для текучей среды теплопроводника, которая контактирует с холодной жидкостью и является поверхностью рассеивания тепла теплопроводника, причем каждая группа теплопроводников использует ту же закрытую вакуумную камеру и ту же теплопередающую среду в ней, причем теплопоглощающая камера круглого корпуса, тонкостенный канал для текучей среды и противоположные две торцевые крышки корпуса окружают камеру и образуют ротор с интегрированной тепловой трубкой, при этом сердечник тепловой трубки расположен на противоположной стенке теплопоглощающей камеры корпуса и имеет три группы ребристых тонкостенных теплопоглощающих криволинейных поверхностей в закрытой вакуумной камере, когда при теплопоглощении с фазовым переходом используется жидкая теплопередающая среда, причем теплопоглощающая камера, тонкостенный канал (текучей среды и противоположные две торцевые крышки корпуса образуют корпус интегрированной тепловой трубки, при этом вал ротора и дополнительный канал для горячей текучей среды с проходом для горячей текучей среды окружены стенками корпуса и полностью вмещают тонкостенный канал для текучей среды, причем тепловая трубка интегрирована в ротор.
Предпочтительно, тонкостенный канал для текучей среды выполнен в виде поверхности с равноразнесенными ребрами или криволинейными ребрами.
Предпочтительно, несколько ребер установлены среди расположенных рядом групп гофрированных ребристых тонкостенных каналов для текучей среды, и ребра плотно контактируют с ними для увеличения площади рассеивания тепла тепловой трубки.
Предпочтительно, трубка используется для отвода тепла роторов генератора, электродвигателя или аналогичного оборудования.
Перечень чертежей
На фиг.1-1 изображено сечение одного из вариантов осуществления настоящего изобретения;
на фиг.1-2 изображено сечение одного из вариантов осуществления настоящего изобретения;
на фиг.1-3 изображено сечение одного из вариантов осуществления настоящего изобретения;
на фиг.2-1 изображен вид в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения;
на фиг.2-2 изображен вид в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения/на фиг.3-1 изображен вид в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения;
на фиг.3-2 изображен вид в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения/на фиг.4-1 изображен вид в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения;
на фиг.4-2 изображен вид в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения;
на фиг.5 изображен вид в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения;
на фиг.6-1 изображено сечение согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения;
на фиг.6-2 изображен вид в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения;
на фиг.6-3 изображен вид в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения;
на фиг.7-1 изображен вид в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения;
на фиг.7-2 изображен вид в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения;
на фиг.8-1 изображен вид в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения;
на фиг.8-2 изображен вид в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения;
на фиг.9-1 изображен вид в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения;
на фиг.9-2 изображен вид в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения;
на фиг.10-1 изображен вид в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения;
на фиг.10-2 изображен вид в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения;
на фиг.11-1 изображен вид в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения;
на фиг.11-2 изображен вид в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения.
Подробное описание изобретения
Интегрированная тепловая трубка содержит корпус с закрытой камерой, вакуумированной и заполненной теплопередающей средой, которая отличается тем, что снаружи закрытой камеры и/или внутри нее имеется одна или более групп теплопроводников, причем каждая группа теплопроводников совместно использует закрытую камеру и теплопередающую среду в той же закрытой камере. Теплопередающая среда может быть теплопередающей жидкой средой процесса фазового перехода или высокоэффективной теплопередающей средой для другого теплопередающего режима, при этом теплопроводник является теплоотводящим концом, а корпус или часть корпуса является теплопоглощающим концом.
Интегрированная тепловая трубка содержит корпус с закрытой камерой, вакуумированной и заполненной теплопередающей средой, которая отличается тем, что корпус интегрированной тепловой трубки или часть корпуса является теплопоглощающим концом, которым может быть одна или более групп теплопоглощающих полостей в закрытой камере, которая проходит по всему корпусу, она может быть оболочкой, закрывающей закрытую камеру, оболочка также может закрывать вращающуюся конструкцию закрытой камеры, или оболочку с гофрированной криволинейной поверхностью, в которой заключена закрытая камера и которая расположена по контуру вращающейся конструкции, она может быть концевой поверхностью или частью концевой поверхности, перпендикулярной осевой линии тепловой трубки. Контур имеющей определенную форму поверхности теплопоглощающего конца может соответствовать, может быть согласован или близко сопрягаться с имеющей определенную форму поверхностью источника тепла и может быть имеющей определенную форму поверхностью, состоящей из ограниченной группы гофрированной или криволинейной поверхности закрытой тонкостенной трубки для текучей среды, или криволинейной поверхностью, или их комбинацией. Его теплопередающая среда распределена в том месте в теплопоглощающем конце закрытой вакуумной камеры, которое наиболее близко к теплопоглощающей поверхности.
Теплопередающая среда может быть жидкой теплопередающей средой, такой как вода, или неорганической теплопередающей средой, или составным порошком иттрия, бария, меди и кислорода (YBCO).
Корпус тепловой трубки и теплопроводники, находящиеся снаружи закрытой вакуумной камеры и/или внутри нее, выполнены из металла хорошей теплопроводности, такого как медь или алюминий.
Теплопроводник тонкостенного канала для текучей среды выполнен для теплоотвода посредством охлаждающей текучей среды, или для удержания тепла используется теплопоглощающая конструкция с хорошей теплопроводностью, с большой теплоемкостью и большой площадью, и материал и конструкция с хорошими характеристиками теплопоглощения используются в качестве теплопоглощающей конструкции.
Корпус интегрированной тепловой трубки или часть корпуса являются теплопоглощающим концом, и с контактным источником тепла с теплопередачей в качестве главного режима теплопроводности форма его имеющей определенную форму поверхности соответствует, согласована или близко контактирует с имеющей определенную форму поверхностью источника тепла. Для источника тепла текучей среды с конвекцией в качестве основного вида теплоотвода его имеющая определенную форму поверхность является ограниченной группой гофрированной и криволинейной поверхности, или ограниченной группой криволинейной формы замкнутого канала для текучей среды, или их комбинацией. Его теплопередающая среда находится в том месте в теплопоглощающем конце закрытой вакуумной камеры, которое наиболее близко расположено к теплопоглощающей поверхности.
Если теплопроводник тонкостенной конструкции канала для текучей среды находится снаружи закрытой вакуумной камеры интегрированной тепловой трубки, то конструкция тонкостенной конструкции канала для текучей среды является неровной криволинейной поверхностью, причем каждая неровность образует группу теплопроводников и каждая группа теплопроводников автономна и соединена друг с другом. Внутренняя сторона каждой гофрированной криволинейной поверхности является внутренней камерой теплопроводника, которая имеет доступ в закрытую вакуумную камеру и является продолжением закрытой вакуумной камеры. Внешняя сторона каждой гофрированной криволинейной поверхности является каналом для текучей среды для теплопроводника в контакте с холодной жидкостью в качестве теплоотводящей поверхности теплопроводника. Поверхность стенки закрытой вакуумной камеры и поверхность стенки гофрированного тонкостенного канала для текучей среды совместно образуют корпус этой интегрированной тепловой трубки. Криволинейная поверхность тонкостенной конструкции канала для текучей среды может быть выполнена в виде параллельных и вертикальных ребер, изогнутых ребер одинакового радиуса, радиальных и вертикальных ребер, равномерно и неравномерно распределенных колонок, зеркального отображения равномерно и неравномерно распределенных колонок и основной оболочки в виде перевернутой буквы U, и их комбинации. Они могут быть любой гофрированной криволинейной поверхностью правильной или неправильной формы. Внутренняя и внешняя поверхности криволинейной поверхности могут иметь ребра для дополнительного теплоотвода.
Если этот теплопроводник выполнен в виде тонкостенной конструкции канала для текучей среды и находится в закрытой вакуумной камере интегрированной тепловой трубки, то эта тонкостенная конструкция канала для текучей среды является замкнутой и трубчатой, и концы входа и выхода холодной текучей среды тонкостенного канала для текучей среды или проходят через оба конца закрытой вакуумной камеры, или проходят через соседние концы закрытой вакуумной камеры, или проходят через один и тот же конец закрытой вакуумной камеры. Каждый замкнутый трубчатый канал текучей среды является группой теплопроводников, и каждая группа теплопроводников не зависит от другой и соединена со всеми другими. Внутренняя сторона секции тонкостенного канала для текучей среды является каналом для холодной текучей среды и также теплообменной поверхностью теплопроводника. Форма сечения тонкостенного канала для текучей среды может быть круглой, прямоугольной, многоугольной, зубчатой или может иметь другую подходящую форму. Внутренняя стенка секции канала для текучей среды может иметь ребра.
Если этот теплопроводник имеет конструкцию с большой площадью поверхности и с хорошим теплопоглощением и если материал высокой теплопроводности и большой теплоемкости помещен снаружи закрытой вакуумной камеры и/или внутри нее в качестве теплопоглощающей конструкции, то эта теплопоглощающая конструкция состоит из пленочного, или слоистого, или трубчатого, или шелкообразного материала с большой площадью поверхности, или их комбинации в виде изгибов, или друг на друге, на некотором расстоянии между разными слоями, что обеспечивает полную теплопередачу теплопередающей средой. Теплопоглощающая конструкция может быть листом в виде пчелиных сот, флоккул, пеньки или скрученных спиралей, или стопочной конструкцией, или может быть закрыта тонкостенной трубкой, или в виде их комбинации. Отверстия между слоями обращены к теплопоглощающему концу.
Теплопоглощающий конец корпуса может быть выполнен в виде концевой поверхности или в виде части концевой поверхности, перпендикулярной к осевой линии тепловой трубки, и имеющая определенную форму поверхность этого теплопоглощающего конца соответствует, согласована или близко сопряжена с имеющей определенную форму поверхностью источника тепла; она может быть гладкой, плоской и ровной; гладкой и с подъемами; гладкой и со впадинами; может быть выполнена по криволинейной форме контура, может быть встроена и закрыта и близко сопряжена.
Теплопоглощающий конец тепловой трубки может представлять собой одну или более групп теплопоглощающих полостей, проходящих через корпус и закрытую камеру, и может проходить через оба крайних конца корпуса или через соседние концы корпуса, или через один и тот же конец корпуса. Поперечное сечение теплопоглощающей камеры может быть круглым, прямоугольным, многоугольным, зубчатым или иметь другую подходящую форму. Вертикальное сечение этой теплопоглощающей камеры может быть наклонным.
Теплопоглощающий конец тепловой трубки может иметь конструкцию оболочки вращения, при этом конструкция закрывает закрытую камеру и имеет круглую контурную поверхность поперечного сечения. Контурная поверхность вертикального сечения может иметь форму прямоугольного ковша, цилиндра и другую поверхность формы вращения, соответствующую требованиям источника тепла.
Теплопоглощающий конец тепловой трубки может быть выполнен в виде гофрированной тонкостенной конструкции с криволинейной поверхностью, которая распределена на основе круглой контурной поверхности поперечного сечения, или другая подходящая форма закрывает закрытую камеру. Они могут быть более чем тремя группами ребристой криволинейной поверхности, равномерно распределенной или симметрично распределенной, контурной или неконтурной. Они могут иметь форму радиального и вертикального ребра, радиального и изогнутого ребра или иметь соответствующую криволинейную поверхность или их комбинацию. Его контурная поверхность вертикального сечения может иметь прямоугольную, цилиндрическую и другую форму вращения, соответствующую требованиям источника тепла.
Между поверхностью теплопоглощающего конца тепловой трубки и другой металлической пластиной высокой теплопроводности находится полая металлическая пластина высокой теплопроводности с каналом разливки горячего расплава и каналом для выхода газа внутри него, в результате чего получена теплопоглощающая камера интегрированной тепловой трубки; причем поверхности теплопоглощающего конца нескольких тепловых трубок могут также совместно образовать теплопоглощающую камеру.
Теплопередающая среда корпуса тепловой трубки или части корпуса в качестве теплопоглощающего конца расположена в закрытой камере вблизи теплопоглощающей поверхности. Поэтому когда используется жидкая среда, поглощающий жидкость элемент тепловой трубки можно поместить в закрытой камере вблизи теплопоглощающей поверхности. Этот поглощающий жидкость элемент тепловой трубки может быть канавкой, марлей, пучком волокон с пружиной, спеченными металлическими порошками, или их комбинацией, или другой эффективной конструкцией.
Вспомогательный канал для текучей среды со впуском и выпуском можно выполнить в тонкостенном канале для текучей среды для теплопроводника тепловой трубки или в теплопоглощающей камере теплопоглощающего конца, или в гофрированной криволинейной тонкостенной оболочке, или в тонкостенном канале для текучей среды для теплопроводника, или в теплопоглощающей камере теплопоглощающего конца, или в гофрированной криволинейной тонкостенной оболочке. Канал для текучей среды или закрывает гофрированную ребристую криволинейную поверхность тонкостенного канала для текучей среды, или закрывает соответствующую часть торцевой крышки замкнутого трубчатого тонкостенного канала для текучей среды.
Когда эта тепловая трубка используется для теплоотвода источников тепла с плоской или криволинейной поверхностью, таких как центральный процессор компьютера, электрические или электронные элементы и компоненты большой мощности, то при этом теплопоглощающий конец тепловой трубки расположен перпендикулярно к концевой поверхности осевой линии тепловой трубки или некоторой части концевой поверхности; он может быть плоским и быть прямой плоскостью или криволинейной поверхностью, выполненной на поверхности источника тепла. Имеющая определенную форму поверхность этого теплопоглощающего конца соответствует, согласована или близко сопряжена с имеющей определенную форму поверхностью источника тепла, и может быть гладкой, плоской и прямой; гладкой и с подъемами; гладкой и со впадинами; может быть выполнена в соответствии с контурной криволинейной формой контактного источника тепла, и может быть встроена и закрыта и близко сопрягаться. Она размещена над источником тепла. Теплопередающая среда расположена в закрытой вакуумной камере вблизи теплопоглощающей поверхности. Когда она расположена снаружи закрытой вакуумной камеры в виде тонкостенного канала для текучей среды в теплоотводящем конце, то конструкция тонкостенного канала текучей среды имеет гофрированную криволинейную форму, она может быть параллельной и вертикальной ребристой, иметь форму изогнутого ребра одинакового радиуса, форму радиального и вертикального ребра, радиального и изогнутого ребра, равномерно и неравномерно распределенных колонок, зеркальную форму равномерно и неравномерно распределенных колонок и основы корпуса, форму перевернутой буквы U, и их комбинации, и т.п., может иметь правильную или неправильную гофрированную криволинейную форму. Внутренняя и наружная поверхность криволинейной формы может иметь ребра для вспомогательного теплоотвода. Когда она расположена внутри закрытой вакуумной камеры в качестве тонкостенного канала для текучей среды в теплоотводящем конце, то конструкция тонкостенного канала для текучей среды имеет замкнутую и трубчатую форму; впускные и выпускные концы холодной текучей среды тонкостенного канала для текучей среды или проходят через оба конца закрытой вакуумной камеры, или проходят через соседние концы закрытой вакуумной камеры. Поперечное сечение тонкостенного канала для текучей среды может быть круглым, прямоугольным, многоугольным или иметь другую подходящую форму. Внутренняя стенка секции канала для теплопроводника может иметь ребра. Охлаждающая текучая среда для теплоотвода может быть воздухом или другой холодной текучей средой, такой как вода.
Эта тепловая трубка используется для теплоотвода охлаждающего валка, выполненного из тонкой полоски быстро затвердевающего металла. При использовании для теплоотвода вращающегося источника тепла или вращающегося вала, такого как ротор двигателя, или для теплоотвода имеющего лопатки ротора турбины контур поперечного сечения корпуса, закрывающего закрытую камеру, является круглым, и контур ее вертикального сечения может быть прямоугольным, цилиндрическим или иметь другую форму вращения, которая соответствует требованиям источника тепла; одна или более групп замкнутых трубчатых тонкостенных каналов для текучей среды, или одна группа замкнутых гофрированных криволинейных поверхностей, которые соосны с тепловой трубкой и расположены по периферии, и размещены в закрытой камере, и проходят через оболочку, и два обращенных друг к другу конца, расположены перпендикулярно к осевой линии теплопоглощающей поверхности. Вспомогательные каналы для текучей среды, соединенные с тонкостенным каналом для текучей среды, расположены на двух соответствующих концах корпуса, которые перпендикулярны к осевой линии теплопоглощающей поверхности; причем эти вспомогательные каналы для текучей среды имеют свои собственные впуск и выпуск холодной текучей среды. Если используется жидкая среда, то в этом случае внутренняя поверхность теплопоглощающего конца круглого корпуса интегрированной тепловой трубки может иметь такой эффективный поглощающий жидкость элемент, как канавка или спеченный металлический порошок. Наружная поверхность теплопоглощающего конца круглой оболочки является поверхностью теплопоглощающего конца.
Если эта тепловая трубка используется для кристаллизации непрерывного литья в металлургической промышленности и для теплоотвода в оборудовании для быстро затвердевающего металла, то теплопоглощающая камера теплопоглощающего конца тепловой трубки проходит через два соответствующих конца корпуса и расположена посередине тепловой трубки, и внутренняя поверхность поперечного сечения этой теплопоглощающей камеры может быть круглой, прямоугольной, многоугольной, зубчатой или может иметь другую подходящую форму. Канал для холодной текучей среды на теплоотводящем конце тепловой трубки может иметь криволинейную поверхность в виде радиального и вертикального ребра, расположенную параллельно или вертикально по отношению к осевой линии теплопоглощающей камеры; может иметь криволинейную поверхность в виде радиального и изогнутого ребра, или имеющую определенную форму поверхность замкнутого трубчатого тонкостенного канала для текучей среды, которая расположена параллельно осевой линии теплопоглощающей камеры и проходит через соответствующие два конца корпуса. Поперечное сечение замкнутого трубчатого тонкостенного канала для текучей среды может быть круглым, прямоугольным, многоугольным, зубчатым или может иметь другую подходящую форму. Если используется жидкая среда, то в этом случае поперечное сечение теплопоглощающего конца интегрированной тепловой трубки и внешняя поверхность, соединенная с вакуумной камерой, могут иметь канавку или поглощающий жидкость элемент, или спеченный металлический порошок, или другую эффективную поглощающую жидкость конструкцию. Емкость сбора жидкой среды расположена на основании поглощающего жидкость элемента. Она перпендикулярна к закрытой камере интегрированной тепловой трубки, сформированной торцевой крышкой теплопоглощающей камеры, теплопоглощающей камерой и тонкостенным каналом для текучей среды. Имеется вспомогательный канал для текучей среды с впуском и выпуском для охлаждающей воды, который или закрывает тонкостенный канал для текучей среды, имеющий криволинейную поверхность в виде гофрированного ребра, или закрывает соответствующую часть торцевой крышки замкнутого трубчатого тонкостенного канала для текучей среды.
Если эта тепловая трубка используется для теплоотвода плазменного сварочного резака, для сопла плазменного покрытия распылением, сопла электронно-лучевой сварочной горелки и сопла электродуговой сварочной горелки большой мощности, то теплопоглощающая камера в теплопоглощающем конце тепловой трубки проходит через два соответствующих конца корпуса и расположена посередине тепловой трубки, и внутренняя поверхность поперечного сечения теплопоглощающей камеры может быть круглой или иметь другую соответствующую подходящую форму, и контурная поверхность ее вертикального сечения может быть прямоугольной, в виде перевернутого конуса или в виде поверхности другой формы вращения, соответствующей требованиям теплового источника; в качестве канала для холодной текучей среды на теплоотводящем конце тепловой трубки она может быть гофрированной криволинейной поверхностью в виде радиального и вертикального ребра, криволинейной поверхностью в виде радиального и изогнутого ребра, может иметь зубчатую форму, распределенную по поверхности конусообразного тела вращения, может быть другим тонкостенным каналом для текучей среды с гофрированной равномерно и неравномерно распределенной поверхностью, параллельным осевой линии теплопоглощающей камеры; контурная поверхность ее вертикального сечения прямоугольная, имеет форму перевернутого конуса или поверхность другой формы вращения. Оболочка, покрывающая ее контур, может находиться снаружи гофрированного тонкостенного канала для текучей среды, образуя вспомогательный канал для текучей среды для ускорения потока холодной текучей среды. Если в тепловой трубке используется жидкая среда, то поверхность ее теплопоглощающей камеры, соединенная с закрытой вакуумной камерой, имеет канавку или поглощающий жидкость элемент, или спеченный металлический порошок, или другой эффективный поглощающий жидкость элемент.
Если эта тепловая трубка используется для теплоотвода холодной формы, выполненной из блока быстро затвердевающего металла, то одна группа теплопоглощающих полостей расположена посередине закрытой камеры, которая проходит через два противоположных конца корпуса. Поперечное сечение теплопоглощающей камеры может быть круглым, прямоугольным, многоугольным, зубчатым или иметь другую подходящую форму с наклоном для снятия формы. Теплопоглощающие конструкции с хорошей теплопроводностью, с большой теплоемкостью и с большой площадью поверхности используются в качестве теплопроводников теплоотводящего конца тепловой трубки и расположены снаружи закрытой камеры и/или внутри нее, и теплопоглощающая конструкция может быть выполнена из пленочных, или слоистых, или трубчатых, или шелкообразных материалов с большой площадью поверхности, или из комбинации этих материалов в скрученном или уложенном друг на друга виде, или они могут быть закрыты тонкой стенкой, или возможна их комбинация. Между слоями имеется расстояние, достаточное для полной теплопередачи теплопередающей средой; отверстие между слоями обращено к теплопередающей среде теплопоглощающего конца. Если в указанной интегрированной тепловой трубке используется жидкая среда, то поперечное сечение ее теплопоглощающей камеры, которая соединена с вакуумной камерой, может иметь канавку или поглощающий жидкость элемент, или спеченный металлический порошок, или другие эффективные поглощающие жидкость элементы.
Если эта тепловая трубка используется для теплоотвода холодной формы, выполненной из блока быстро затвердевающего металла, то теплопоглощающий конец тепловой трубки и другая пластина из металла с высокой теплопроводностью могут быть размещены напротив друг друга, с пластиной из металла высокой теплопроводности между ними. Пластина полая и имеет канал металлического литья и канал выхода газа. Теплопоглощающие концы тепловой трубки и пластина окружают полую часть и превращают ее в теплопоглощающую камеру. Теплопоглощающие конструкции с хорошей теплопроводностью, с большой теплоемкостью и с большой площадью поверхности используются в качестве теплопроводников теплоотводящего конца тепловой трубки и размещены снаружи закрытой камеры и/или внутри нее; причем теплопоглощающая конструкция может быть выполнена из пленочного или в виде флоккул, или трубчатого или шелкообразного материала с большой площадью поверхности, или их комбинации, в скрученном или уложенном друг на друга виде; эта теплопоглощающая конструкция может иметь форму листа в виде пчелиных сот, флоккул, пеньки, пленки или листа в виде спиралей или стопок, они могут быть при необходимости закрыты тонкостенной трубкой. Между слоями имеется некоторое расстояние, достаточное для полной теплопередачи теплопередающей средой; отверстие между слоями обращено к теплопередающей среде теплопоглощающего конца. Если в интегрированной тепловой трубке используется жидкая среда, то соответствующая поверхность стенки теплопоглощающего конца закрытой вакуумной камеры может иметь поглощающие жидкость элементы, такие как канавка или спеченный металлический порошок, или другие эффективные поглощающие жидкость элементы.
Если эта тепловая трубка используется в качестве теплообменника между двумя видами текучей среды, то несколько групп теплопоглощающих полостей на теплопоглощающем конце тепловой трубки проходят через два противоположных конца корпуса и расположены посередине тепловой трубки. Поперечное сечение теплопоглощающей камеры может быть круглым, прямоугольным, многоугольным, зубчатым или может иметь другую подходящую форму или их комбинацию. Тонкостенный канал для текучей среды на теплоотводящем конце тепловой трубки может иметь гофрированную форму в виде радиального и вертикального ребра, или криволинейную форму радиального и изогнутого ребра и размещаться снаружи закрытой камеры и параллельно осевой линии теплопоглощающей камеры. Если в интегрированной тепловой трубке используется жидкая среда, то поверхность теплопоглощающей камеры, соединенной с вакуумной камерой, может иметь такие поглощающие жидкость элементы, как канавка или спеченный металлический порошок, или другой эффективный поглощающий жидкость элемент. Емкость для сбора жидкой среды может находиться под поглощающим жидкость элементом. Теплопоглощающая камера, гофрированный тонкостенный канал для текучей среды, расположенный снаружи закрытой камеры, и торцевая крышка корпуса, перпендикулярная к теплопоглощающей камере, вместе образуют закрытую камеру тепловой трубки. Вспомогательный канал для горячей текучей среды, который закрывает два конца торцевой крышки корпуса и имеет впуск и выпуск горячей (и холодной) текучей среды, и вспомогательный канал для холодной текучей среды, который закрывает гофрированный тонкостенный канал для текучей среды снаружи закрытой камеры и имеет впуск и выпуск холодной (и горячей) текучей среды, и тепловая трубка вместе образуют теплообменник на основе интегрированной тепловой трубки для осуществления теплообмена между двумя текучими средами.
Способ предусматривает обеспечение большой площади теплоотвода в небольшом объеме посредством тепловой трубки с поверхностью сложной формы и с радиальной конструкцией, в основном для контакта с источником тепла и источником тепла текучей среды.
Способ направлен на обеспечение компактного пространства за счет использования гофрированного тонкостенного канала для текучей среды, расположенного снаружи закрытой камеры и/или внутри нее; или использования замкнутого трубчатого тонкостенного канала для текучей среды, или теплопоглощающей конструкции с высокой теплопроводностью, с большой теплоемкостью и с большой площадью поверхности, или теплопроводника любой их комбинации; и на обеспечение более большой площади теплоотвода за счет использования гофрированной криволинейной поверхности теплопроводника.
Способ создания конструкции теплопоглощающего конца интегрированной тепловой трубки включает распределение теплопередающей среды в закрытой камере вблизи теплопоглощающей поверхности. Если используется жидкая среда, то поглощающий жидкость элемент тепловой трубки можно разместить в закрытой камере вблизи теплопоглощающей поверхности.
Согласно этому способу, если теплопоглощающий конец тепловой трубки является концевой поверхностью или частью концевой поверхности, перпендикулярной к осевой линии тепловой трубки, то имеющую определенную форму поверхность теплопоглощающего конца можно выполнить соответствующей, согласованной или близко сопрягающейся с поверхностью контура источника тепла. Она может быть гладкой, плоской и прямой; гладкой и с подъемами; гладкой и со впадинами; может быть выполнена согласно криволинейной поверхности контура контактируемого источника тепла или встроена и закрыта, и полностью и близко сопряжена.
Согласно этому способу, если теплопоглощающий конец тепловой трубки является одной или несколькими группами теплопоглощающих полостей, которые проходят через корпус и закрытую камеру, то теплопоглощающая камера может проходить через два противоположных конца корпуса, или проходить через два соседних конца корпуса, или проходить через один и тот же конец корпуса. Поперечное сечение ее теплопоглощающей камеры может быть круглым, прямоугольным, многоугольным, зубчатым или иметь другую подходящую форму. Вертикальное сечение ее теплопоглощающей камеры может быть наклонным.
Согласно этому способу теплопоглощающий конец тепловой трубки выполнен таким образом, что поверхность контура его сечения круглая и закрывает вращающийся корпус закрытой камеры. Поверхность контура его вертикального сечения прямоугольная, цилиндрическая или имеет форму другого тела вращения, которая соответствует требованиям источника тепла.
Согласно этому способу теплопоглощающий конец тепловой трубки можно выполнить таким образом, что поверхность контура его поперечного сечения является замкнутой гофрированной тонкостенной криволинейной поверхностью, которая основана на круглой или другой подходящей форме и закрывает закрытую камеру, они могут быть более чем тремя группами равномерно и неравномерно распределенных, контурных или неконтурных криволинейных поверхностей в виде ребра, которые могут иметь форму радиального и вертикального ребра, радиального и изогнутого ребра или иметь другую соответствующую криволинейную поверхность и их комбинацию. Вертикальное сечение его основной контурной поверхности является прямоугольной, цилиндрической или другой поверхностью тела вращения, соответствующей требованиям источника тепла.
Согласно этому способу обеспечивается полая металлическая пластина с высокой теплопроводностью, которая имеет канал разливки горячего расплава и канал выпуска газа и которая расположена между теплопоглощающим концом тепловой трубки и другой металлической пластиной с высокой теплопроводностью; согласно способу может также обеспечиваться теплопоглощающая камера интегрированной тепловой трубки и металлическая пластина с высокой теплопроводностью, которая выполнена полой в центре и имеет канал разливки горячего расплава и канал выпуска газа, и расположена между теплопоглощающими концевыми поверхностями двух тепловых трубок, или теплопоглощающая камера интегрированной тепловой трубки и теплопоглощающая концевая поверхность нескольких тепловых трубок образуют совместно теплопоглощающую камеру.
Способ теплообмена посредством интегрированной тепловой трубки. Согласно этому способу используется контактируемый источник тепла на поверхности теплопоглощающего конца корпуса тепловой трубки для поглощения тепла и передачи тепла в одну и ту же теплопередающую среду в одной и той же закрытой камере посредством поверхности стенки теплопоглощающего конца корпуса, чтобы теплопередающая среда поглощала тепло или поглощала тепло, поглощаемое при быстром диспергировании испарения, и используется теплопроводник, расположенный снаружи закрытой камеры и/или внутри нее, в качестве теплоотводящего конца; причем тепло, поглощаемое теплопередающей средой, сохраняется или передается; этот способ использует низкотемпературную текучую среду в тонкостенном канале для текучей среды, расположенном снаружи закрытой камеры и/или внутри нее, для передачи тепла, поглощаемого теплопередающей средой. Этот способ использует теплопоглощающую конструкцию, расположенную снаружи закрытой камеры и/или внутри нее, чтобы содержать тепло, поглощаемое теплопередающей средой. В этом способе используется теплопередающая среда тепловой трубки, расположенной в закрытой камере вблизи теплопоглощающей поверхности, и используется теплопередающая среда для уноса тепла в то место, где теплопроводник наиболее близок к теплопоглощающей поверхности, для уменьшения теплового сопротивления, улучшения условий теплопередачи и повышения теплопроводности.
Жидкая среда, используемая в способе теплообмена с вращающейся интегрированной тепловой трубкой. Если тепловая трубка вращается на большой скорости, то в этом способе используется корпус круглого поперечного сечения тепловой трубки в качестве теплопоглощающей концевой поверхности, которая поглощает тепло при вращении на высокой скорости и передает тепло посредством поверхности стенки теплопоглощающего конца корпуса в одну и ту же тепловую среду в той же закрытой камере, которая поворачивается на внутренней поверхности стенки теплопоглощающего конца. Теплопередающая среда поглощает тепло и быстро испаряется, и закрытая камера заполняется насыщенным паром, который быстро конденсируется на поверхности тонкостенного канала для текучей среды сразу при встрече с низкотемпературной текучей средой. Уносимое скрытое тепло испарения высвобождается, и тонкостенный канал для текучей среды передает скрытое тепло испарения в холодную текучую среду снаружи закрытой камеры тонкостенного канала для текучей среды, и тепло, поглощенное тепловой трубкой, в конечном счете уносится холодной текучей средой. Масса жидкой среды, сконденсировавшейся на поверхности тонкостенного канала для текучей среды, быстро увеличивается за счет центробежной силы, и жидкая среда снова сбрасывается на внутреннюю поверхность стенки теплопоглощающего конца, тем самым начиная новый цикл процесса теплопередачи, который снова и снова повторяется. Согласно этому способу обеспечивается крупная площадь теплоотвода, и за счет фазового перехода ровную теплопередачу можно выполнять с одинаковой температурой на всей площади теплоотвода. Центробежная сила вращающейся тепловой трубки обеспечивает стекание жидкой среды в сторону теплопоглощающего конца, и тепловое сопротивление межфазной границы перехода во время фазового перехода теплопередачи можно уменьшить в значительной степени, чтобы обеспечить оптимальный эффект теплопередачи.
В случае вращения тепловой трубки на меньшей скорости согласно этому способу используется корпус круглого поперечного сечения тепловой трубки в качестве теплопоглощающей торцевой поверхности, которая контактирует с источником тепла на низкой скорости вращения с поглощением тепла, которое передается в одну и ту же теплопередающую среду в той же закрытой камере, которая прилегает к внутренней поверхности стенки теплопоглощающего конца, за счет адгезивных сил жидкой среды, и в поглощающем жидкость элементе. Теплопередающая среда поглощает тепло и быстро испаряется, причем насыщенный пар, заполняющий закрытую камеру, быстро конденсируется на поверхности тонкостенного канала для текучей среды сразу, когда встречает низкотемпературную текучую среду в тонкостенном канале, причем унесенное скрытое тепло испарения высвобождается и тонкостенный канал для текучей среды передает скрытое тепло испарения в холодную текучую среду снаружи закрытой камеры тонкостенного канала для текучей среды, а тепло, поглощенное тепловой трубкой, в конечном счете уносится холодной текучей средой. Масса жидкой среды, сконденсировавшейся на поверхности тонкостенного канала для текучей среды, быстро увеличивается под воздействием веса и затем возвращается в самую низкую часть закрытой камеры тепловой трубки. Жидкая среда поступает в поглощающий жидкость элемент тепловой трубки под воздействием капиллярных сил поглощающего жидкость элемента тепловой трубки и снова возвращается в положение контакта с источником тепла, и начинается новый цикл процесса теплопередач, который повторяется снова и снова. Согласно этому способу обеспечивается большая площадь теплообмена и используется фазовый переход для выполнения равномерной теплопередачи при одинаковой температуре по всей площади теплопередачи, причем капиллярные силы поглощающего жидкость элемента тепловой трубки и адгезионные силы среды тепловой трубки обеспечивают прохождение жидкой среды к теплопоглощающему концу и можно аналогично обеспечить идеальный эффект теплопередачи.
Изобретение далее поясняется посредством прилагаемых чертежей и примеров осуществления.
Пример 1 осуществления
Согласно фиг.1, пример 1 осуществления представляет собой разновидность тепловой трубки, применяемой для охлаждающих аппаратов с комплексными тепловыми трубками в линейной ребристой конструкции для охлаждения центральных процессоров компьютеров, экспресс-карточек, электронных компонентов высокой мощности.
Эта интегрированная тепловая трубка состоит из корпуса 1-1 с закрытой камерой 1-2, имеющей теплопроводник на внешней стороне закрытой вакуумной камеры; теплопроводник 1-4 имеет тонкостенный канал 1-4а для текучей среды с радиальным линейным распределением 12 длинных ребер и 12 ребер, соответствующих оси тепловой трубки; внутренняя сторона каждой группы длинных ребер и коротких ребер является внутренней камерой теплопроводника 1-4 и соединена с вакуумной камерой 1-2 и с продолжением вакуумной камеры 1-2; наружная сторона каждого длинного ребра и короткого ребра является охлаждающей поверхностью канала 1-4а для текучей среды теплопроводника 1-4, который контактирует с холодной текучей средой; каждая группа теплопроводников совместно использует закрытую камеру 1-2 и среду 1-3 теплопередачи в вакуумной камере; каждая группа теплопроводника 1-4 является независимой и соединена друг с другом; стенка закрытой камеры и стенка гофрированного тонкостенного канала для текучей среды совместно образуют корпус интегрированной тепловой трубки; закрытая вакуумная камера имеет разрежение и заполнена теплопередающей средой 1-3; чтобы обеспечивать нормальную теплопередачу в наклонном состоянии при применении теплопередающих видов текучей среды с фазовым переходом, внутри закрытой камеры 1-2 встроен поглощающий жидкость элемент 1-5.
Гофрированный тонкостенный канал 1-4а для текучей среды может иметь другую криволинейную конструкцию, например изометрическую криволинейную ребристую конструкцию, радиальную криволинейную ребристую конструкцию и т.п. Между двумя соседними гофрированными ребристыми тонкостенными каналами 1-4а для текучей среды можно выполнить несколько ребер, стенки которых будут тесно контактировать для увеличения охлаждающей площади тепловой трубки.
Одна часть корпуса 1-1 выполнена в виде простого теплопоглощающего конца, соответствующего плоскости источника тепла, и расположена сверху источника тепла для восприятия тепла. Корпус передает тепло в теплопередающую среду 1-3 в вакуумной камере 1-2, теплопередающая среда поглощает тепло или испаряется для быстрого рассеивания тепла, и затем тепло передается в канал 1-4а для текучей среды по гофрированной стенке с длинными ребрами и короткими ребрами и в конечном счете уносится холодной текучей средой. Поскольку площадь охлаждения увеличена, и теплопередающая среда 1-4 находится вблизи источника тепла, и за счет фазового перехода текучей среды и процесса сверхтеплопередачи теплоемких теплопередающих веществ вся охлаждающая поверхность имеет равномерное распределение температуры и площадь охлаждения каждого устройства может выполнять свою функцию в наибольшей степени, такая характеристика отсутствует в других охлаждающих аппаратах аналогичной конструкции.
Пример 2 осуществления
Согласно фиг.2, пример 2 осуществления является разновидностью интегрированной тепловой трубки, применяемой для охлаждающих аппаратов, использующих интегрированную тепловую трубку с линейной ребристой конструкцией для охлаждения центральных процессоров компьютеров или электронных компонентов значительной мощности.
Этот вид интегрированной тепловой трубки содержит корпус 2-1 с закрытой камерой 2-2, которая имеет разрежение и заполнена теплопередающей средой 2-3, имеет теплопроводник 2-4 на наружной стороне вакуумной камеры 2-2; теплопроводник 2-4 имеет канал 2-4а для текучей среды, который имеет параллельные 13 групп ребристых тонкостенных каналов 2-4а из нагревающейся стороны корпуса в его противоположный конец; внутренняя сторона каждой группы ребристого тонкостенного канала 2-4а для текучей среды является внутренней камерой теплопроводника и соединена с закрытой вакуумной камерой 2-2 и является продолжением закрытой вакуумной камеры 2-2; внешняя сторона каждой группы ребристого тонкостенного канала 2-4а для текучей среды является охлаждающей поверхностью теплопроводника 2-4, которая контактирует с холодной текучей средой; каждая группа теплопроводника использует одну и ту же закрытую вакуумную камеру 2-2 и теплопередающую среду 2-3 в камере, и каждая группа теплопроводника 2-4 одновременно независима и соединена друг с другом; поверхность стенки закрытой вакуумной камеры 2-2 и поверхность стенки ребристого тонкостенного канала 2-4а для текучей среды совместно образуют корпус 2-1 интегрированной тепловой трубки; закрытая вакуумная камера 2-2 имеет разрежение и заполнена теплопередающей средой 2-3. Чтобы обеспечивать нормальную теплопередачу в наклонном состоянии, когда применяются виды теплопередающей текучей среды с фазовым переходом, внутреннее пространство закрытой камеры 2-2 имеет встроенный поглощающий жидкость элемент 2-5.
Гофрированный тонкостенный канал 2-4а для текучей среды может иметь другую криволинейную конструкцию, например изометрическую криволинейную ребристую конструкцию, радиальную криволинейную ребристую конструкцию и т.п. Между двумя соседними гофрированными ребристыми тонкостенными каналами 2-4а для текучей среды можно выполнить несколько ребер, стенки которых будут тесно контактировать для увеличения охлаждающей площади тепловой трубки.
Одна часть корпуса 2-1 выполнена в виде простого теплопоглощающего конца, соответствующего плоскости источника тепла, и расположена сверху источника тепла для восприятия тепла. Корпус передает тепло в теплопередающую среду 2-3 в вакуумной камере 2-2, теплопередающая среда поглощает тепло или испаряется для быстрого рассеивания тепла, и затем тепло передается в канал 2-4а для текучей среды по гофрированной стенке с длинными ребрами и короткими ребрами, и в конечном счете тепло уносится холодной текучей средой. Поскольку площадь охлаждения увеличена и теплопередающая среда 2-3 находится вблизи источника тепла, и за счет фазового перехода текучей среды и процесса сверхтеплопередачи теплоемких теплопередающих веществ вся охлаждающая поверхность имеет равномерное распределение температуры, и площадь охлаждения каждого устройства может выполнять свою функцию в наибольшей степени, такая характеристика отсутствует в других охлаждающих аппаратах аналогичной конструкции.
Пример 3 осуществления
Согласно фиг.3, пример 3 осуществления является разновидностью интегрированной тепловой трубки, применяемой для охлаждающих устройств, использующих тонкостенную прямоугольную конструкцию трубки для охлаждения центральных процессоров компьютеров или электронных компонентов значительной мощности.
Этот вид интегрированной тепловой трубки содержит корпус 3-1 с закрытой камерой 3-2, которая имеет разрежение и заполнена теплопередающей средой 3-3. Имеет 11 групп теплопроводника 3-4 на внутренней стороне закрытой вакуумной камеры 3-2, которая заключена в прямоугольной оболочке, и левую и правую концевые пластины 3-6 корпуса; теплопроводник является каналом 3-4а для текучей среды, который содержит тонкостенные трубки прямоугольного сечения и проходит через оба конца концевых пластин 3-6 корпуса; внешняя стенка каждой тонкостенной трубки прямоугольного сечения образует внутреннюю камеру теплопроводника 3-4 и соединена с закрытой вакуумной камерой 3-2 и внутри закрытой вакуумной камеры 3-2; внутренняя стенка каждой прямоугольной тонкостенной трубки является охлаждающей поверхностью канала 3-4а для текучей среды теплопроводника, которая контактирует с холодной текучей средой; каждая группа теплопроводника совместно использует одну и ту же закрытую вакуумную камеру 3-2 и теплопередающую среду 3-3 в камере, и каждая группа теплопроводника 3-4 независима и соединена друг с другом; закрытая вакуумная камера 3-2 имеет разрежение и заполнена теплопередающей средой 3-3; чтобы гарантировать нормальную теплопередачу в наклонном положении, когда применяются теплопередающие виды текучей среды с фазовым переходом, внутреннее пространство закрытой камеры 3-2 имеет встроенный поглощающий жидкость элемент 3-5.
На внутренней стенке тонкостенной трубки прямоугольного сечения можно выполнить несколько ребер с их тесно контактирующими стенками для увеличения охлаждающей площади тепловой трубки.
Поперечное сечение тонкостенного канала для текучей среды может иметь и другие формы, например круглую, многоугольную, зубчатую или другие подходящие формы.
По меньшей мере одна плоскость корпуса 3-1 с поглощающим жидкость элементом 3-5 должна быть выполнена в простом теплопоглощающем конце, соответствующем плоскости источника тепла, и расположена сверху источника тепла, чтобы воспринимать тепло. Корпус передает тепло в теплопередающую среду 3-3 в закрытой вакуумной камере 3-2, причем теплопередающая среда воспринимает тепло или быстро испаряется, чтобы рассеять тепло, и тепло передается в холодную текучую среду в канале 3-4а для текучей среды через тонкую стенку трубок прямоугольного сечения и в конечном счете уносится холодной текучей средой. Поскольку площадь охлаждения увеличена и теплопередающая среда 3-3 находится вблизи источника тепла и за счет фазового перехода текучей среды и процесса сверхтеплопередачи теплоемких теплопередающих веществ вся охлаждающая поверхность имеет равномерное распределение температуры, и площадь охлаждения каждого устройства может выполнять свою функцию в наибольшей степени, такая характеристика отсутствует в других охлаждающих аппаратах аналогичной конструкции.
Пример 4 осуществления
Согласно фиг.4, пример 4 осуществления является разновидностью интегрированной тепловой трубки, применяемой для охлаждающих устройств на основе интегрированной тепловой трубки с конструкцией зеркального отображения, имеющей цилиндрический корпус, с равномерным распределением 9 трубок и с основой для охлаждения центральных процессоров компьютеров или электронных компонентов высокой мощности.
Этот вид интегрированной тепловой трубки имеет корпус 4-1 с закрытой камерой 4-2, которая имеет разрежение и заполнена теплопередающей средой 4-3. Имеет 9 групп цилиндрического теплопроводника 4-4 на внешней стороне закрытой вакуумной камеры 4-2. Теплопоглощающий конец корпуса 4-1 является тонкостенной конструкцией, выполненной из полой прямоугольной пластины, и его противоположный конец представляет собой его зеркальное отображение, это обстоятельство позволяет обеспечить соединение внутренней камеры канала 4-4 для текучей среды 9 групп цилиндрических тонкостенных трубок и соединение закрытой вакуумной камеры; внутренняя поверхность каждой группы теплопроводника является внутренней камерой теплопроводника 4-4 и соединена с закрытой вакуумной камерой 4-2, и является продолжением закрытой вакуумной камеры 4-2; внешняя поверхность каждой группы теплопроводника является охлаждающей поверхностью канала 4-4а для текучей среды теплопроводника 4-4, которая контактирует с охлаждающей текучей средой. Для дальнейшего увеличения площади охлаждения теплопроводника 4-4 12 групп емкостей 4-11, параллельных полым тонкостенным прямоугольным пластинам, выполнены между полыми тонкостенными прямоугольными пластинами, и они проходят через цилиндрические трубки; каждая группа теплопроводника 4-4 совместно использует одну и ту же закрытую вакуумную камеру 4-2 и теплопередающую среду 4-3 в камере, и каждая группа теплопроводника 4-4 независима и соединена друг с другом; закрытая вакуумная камера 4-2 имеет разрежение и заполнена теплопередающей средой 4-3; чтобы гарантировать нормальную теплопередачу в наклонном положении, когда применяются теплопередающие виды текучей среды с фазовым переходом, внутреннее пространство закрытой камеры 4-2 имеет встроенный поглощающий жидкость элемент 4-5.
По меньшей мере одна часть корпуса 4-1 выполнена в виде простого теплопоглощающего конца, соответствующего плоскости источника тепла, и расположена сверху источника тепла для восприятия тепла. Корпус передает тепло в теплопередающую среду 4-3 в вакуумной камере 4-2, теплопередающая среда воспринимает тепло или испаряется для быстрого рассеивания тепла, и затем тепло передается в канал 4-4а для текучей среды по тонкой стенке цилиндрических трубок и в конечном счете уносится холодной текучей средой. Поскольку площадь охлаждения увеличена и теплопередающая среда 3-3 находится вблизи источника тепла, и за счет фазового перехода текучей среды и процесса сверхтеплопередачи теплоемких теплопередающих веществ, вся охлаждающая поверхность имеет равномерное распределение температуры, и площадь охлаждения каждого устройства может выполнять свою функцию в наибольшей степени, такая характеристика отсутствует в других охлаждающих аппаратах аналогичной конструкции.
Пример 5 осуществления
Согласно фиг.5, пример 5 осуществления является разновидностью интегрированной тепловой трубки, применяемой для кристаллизации систем непрерывного литья слитков посредством способа непрерывного литья и проката в металлургии.
Этот вид интегрированной тепловой трубки содержит корпус 5-1 с закрытой камерой 5-2, которая имеет разрежение и заполнена теплопередающей средой 5-3. Имеет теплопроводник 5-4 внутри закрытой камеры 5-2, заключенной в цилиндрический корпус 5-1 (или в корпус с другими подходящими формами), и концевые пластины 5-3 корпуса; теплопоглощающая камера 5-1а в корпусе 5-1 служит теплопоглощающим концом, который примыкает к графитовой втулке 5-12; центральное отверстие в графитовой втулке 5-12 является каналом для расплавленного металла, при этом 5-15 является впуском для жидкого литья и 5-16 является выпуском для слитков литья; вход 5-13 для смазочного масла выполнен между теплопоглощающей камерой 5-1а и графитовой втулкой; теплопроводник 5-4 содержит 80 групп тонкостенных трубок круглого поперечного сечения, которые проходят через оба конца концевых пластин 5-6; поверхность внешней стенки каждой трубки является внутренней камерой теплопроводника 5-4, соединена с закрытой вакуумной камерой и находится внутри закрытой вакуумной камеры; внутренняя поверхность стенки каждой трубки является охлаждающей поверхностью канала 5-4а для текучей среды каждого теплопроводника, которая контактирует с холодной текучей средой; каждая группа теплопроводников совместно использует одну и ту же закрытую вакуумную камеру 5-2 и теплопередающую среду 5-3 в камере, и каждая группа теплопроводника 5-4 независима и соединена друг с другом; закрытая вакуумная камера 4-2 имеет разрежение и заполнена теплопередающей средой 5-3; чтобы гарантировать нормальную теплопередачу теплопоглощающей камеры 5-1а, которая действует в качестве теплопоглощающего конца, когда применяются теплопередающие виды текучей среды с фазовым переходом, внутренняя стенка теплопоглощающей камеры 5-2 имеет встроенный поглощающий жидкость элемент 5-5.
В процессе работы теплопоглощающая камера 5-1а, которая проходит через концевые пластины на обоих концах корпуса 5-1, служит тепло поглощающим концом и контактирует с графитовой втулкой 5-12, чтобы воспринимать тепло из источника тепла, и тепло передается в теплопередающую среду 5-3, которая поглощает тепло или испаряется с рассеиванием тепла, и тепло передается в холодную текучую среду в канале 5-4а для текучей среды через тонкостенные трубки круглого поперечного сечения, и в конечном счете тепло уносится холодной текучей средой, в результате чего горячая текучая среда, которая контактирует с графитовой втулкой, быстро охлаждается до формования.
Поперечное сечение канала 5-4а для текучей среды может также иметь и другие подходящие формы: прямоугольную, многоугольную, зубчатую и т.п.
Вспомогательный канал 5-8 для текучей среды выполнен между верхней поверхностью и нижней поверхностью корпуса 5-1, соединен с каналом 5-4а для текучей среды и имеет вход 5-9.
Теплопоглощающая камера 5-1а может иметь и другие подходящие формы: прямоугольную, многоугольную, зубчатую и т.п., 5-14 является отверстием распыления холодной воды для охлаждения отлитых слитков.
Пример 6 осуществления
Согласно фиг.6, пример 6 осуществления является разновидностью тепловой трубки, применяемой для холодных модулей на основе интегрированной тепловой трубки для производства насыпных металлических материалов согласно способу быстрого затвердевания. Для этой интегрированной тепловой трубки другие источники охлаждения или дополнительные вспомогательные устройства охлаждения не требуются. Они могут использоваться одиночно или соединяться по двое.
Этот вид интегрированной тепловой трубки содержит корпус 6-1 с закрытой камерой 6-2, которая заполнена теплопередающей средой 6-3. Тепло поглощающий конец 6-1а корпуса, перпендикулярный к оси тепловой трубки, выполнен на внешней стороне закрытой камеры 6-2 и является плоскостью тепловой трубки; теплопроводник 6-4 находится в закрытой вакуумной камере 6-2, которая заключена в корпусе 6-1 интегрированной тепловой трубки, имеющей теплопоглощающую конструкцию; теплопроводник 6-4 является теплопоглощающей конструкцией 6-4а, выполненной из металлических материалов с высоким коэффициентом теплопроводности и с большой теплоемкостью, и имеет достаточно большую площадь поверхности для поглощения и аккумулирования тепла (теплопоглощающая конструкция 6-4b является по существу концом отвода скрытого тепла, выполненным внутри интегрированной тепловой трубки); теплопоглощающая конструкция 6-4b выполнена в виде одной группы спирально закрученной фольги из красной меди с большой площадью поверхности; каждый слой имеет достаточное пространство для теплопередающей среды 6-3 для теплопередачи; отверстие между слоями обращено к теплопоглощающему концу; закрытая вакуумная камера 6-2 имеет разрежение и заполнена теплопередающей средой 6-3. Корпус 6-1 и ее теплопоглощающий конец 6-1а заключают в себе теплопоглощающую конструкцию 6-4b в закрытой камере 6-2, которая имеет разрежение и заполнена теплопередающей средой 6-3, тем самым формируя интегрированную тепловую трубку с теплопоглощающей конструкцией.
Теплопоглощающая конструкция 6-4b может быть выполнена из металлической фольги, нитей, проволоки в виде пчелиных сот, флоккул, волокон, пленки или спирально закрученных чешуйчатых или перекрывающихся слоев, в виде тонкостенных трубок, или их комбинации.
Часть корпуса 6-1 служит нагревающейся плоскостью. Для обеспечения нормальной теплопередачи в нагревающейся плоскости тепловой трубки внешний обод закрытой вакуумной камеры 6-2 и внутренняя поверхность стенки нагревательной пластины должны иметь поглощающий жидкость элемент 6-5, если для теплопередачи используется фазовый переход теплопередающей среды.
Согласно данному изобретению можно использовать одиночную тепловую трубку, или двойные тепловые трубки, или даже множество тепловых трубок.
Если тепловая трубка используется в единственном числе, то пластину из материалов с высоким коэффициентом теплопроводности, например из красной меди, следует установить между теплопоглощающим концом тепловой трубки и другой концевой пластиной из материалов с высоким коэффициентом теплопроводности, таких как красная медь; теплопоглощающий конец, концевую пластину и пластину нужно соединить болтами. Посередине пластины выполнено отверстие и канал для расплавленного металла и выходной канал; теплопоглощающий конец, концевая пластина и пластина выполнены с образованием ими тепловой камеры 6-1а. Когда расплав металла для литья разливают в тепловую камеру 6-1а, тепло может быстро передаваться с теплопоглощающего конца 6-1а тепловой трубки в теплопередающую среду 6-3 в закрытой вакуумной камере 6-2, где тепло может быть поглощено теплопередающей средой или быстро рассеяно испарением теплопередающей среды; и в конечном счете тепло, переданное переходом жидкой фазы или материалом с хорошими свойствами теплопередачи, можно рассеять и поглотить быстро через каждый слой спирально скрученной пленки или фольги с крупной площадью поверхности. Расплав с мгновенным выделением потенциальной энергии затвердевания и критической тепловой энергией удерживает молекулярные структуры жидкого сплава в близком, хаотичном и беспорядочном состоянии, и в конечном счете обеспечивается мгновенное затвердевание металлического материала некристаллического, кристаллического или квазикристаллического состояния.
КПД теплопередачи можно повысить путем введения материала с высоким коэффициентом теплопроводности (например, пластина, выполненная из красной меди) и имеющим впуск для литья и выход для воздуха между двумя трубками. В качестве комплексной трубки можно использовать три или более трубок.
Пример 7 осуществления
Согласно фиг.7, пример 7 осуществления является разновидностью тепловой трубки, применяемой для вращающегося валка с интегрированной тепловой трубкой в виде пучка трубок для производства металлических полос посредством процесса быстрого затвердевания.
Этот вид интегрированной тепловой трубки содержит корпус 7-1 с закрытой вакуумной камерой 7-2, которая заполнена теплопередающей средой 7-3. Отличительная особенность этой тепловой трубки заключается в том, что теплопоглощающий конец корпуса 7-1 круглого поперечного сечения и прямоугольного вертикального сечения находится на внешней стороне закрытой камеры; теплопроводник установлен в вакуумной камере 7-2, заключенной в цилиндрическом корпусе 7-1 и между концевыми пластинами 7-6 корпуса; теплопроводник 7-4 является тонкостенным каналом 7-4а для жидкости и содержит 110 групп тонкостенных трубок круглого сечения, и он проходит через оба конца концевых пластин 7-6 корпуса; внешняя поверхность стенки каждой тонкостенной трубки является внутренней камерой теплопроводника 7-4 и соединена с закрытой вакуумной камерой 7-2 и внутри нее; каждая внутренняя поверхность стенки тонкостенной трубки круглого сечения является каналом 7-4а теплопроводника 7-4 и является поверхностью рассеивания тепла теплопроводника 7-4, которая контактирует с холодной жидкостью; каждая группа теплопроводника совместно использует одну и ту же закрытую вакуумную камеру 7-2 и теплопередающую среду 7-3 внутри закрытой вакуумной камеры 7-2; причем каждая группа теплопроводника 7-4 является не только независимой, но также соединена друг с другом; закрытая камера 7-2 имеет разрежение и заполнена теплопередающей средой 7-3; чтобы обеспечивать нормальную теплопередачу, когда валок вращается на низкой скорости, внешний обод закрытой вакуумной камеры 7-2 и внутренняя поверхность стенки корпуса 7-1 должны иметь встроенный в них поглощающий жидкость элемент 7-5, если для теплопередачи используется фазовый переход теплопередающей среды.
В процессе работы внешняя поверхность цилиндрического корпуса 7-1, служащая теплопоглощающим концом, контактирует с источниками тепла и воспринимает тепло, и затем передает тепло в теплопередающую среду 7-3 в закрытой вакуумной камере 7-2, где тепло поглощается теплопередающей средой или быстро рассеивается испарением теплопередающей среды, и затем тепло можно подать в холодную жидкость в канале 7-4а для жидкости посредством каждой группы тонкостенных трубок круглого сечения, и в конечном счете тепло источников тепла будет унесено холодной жидкостью для быстрого затвердевания горячего жидкого металла, контактирующего с поверхностью цилиндрического корпуса 7-1.
Сечение канала 7-4а для жидкости может иметь и другие формы: прямоугольную, зубчатую и т.п.
Вспомогательный канал 7-8 для текучей среды выполнен на обоих концах корпуса, соединен с каналом 7-4а для текучей среды и имеет вход 7-9 для выхода и входа текучей среды. Корпус 7-1 установлен на оси вращения, в результате чего этот валок плавления с пучком трубок является вращателем.
Сечение теплопоглощающей камеры 10-1а может иметь и другие подходящие формы: круглую, прямоугольную, зубчатую или комбинацию этих форм.
Вертикальное сечение теплопоглощающего конца может быть удлиненным или иметь другие подходящие формы, применяемые для вращения.
Форма тонкостенного канала 7-4а для текучей среды может также иметь другие подходящие формы: прямоугольную, многоугольную, зубчатую и т.п.
Настоящее изобретение предусматривает определенный механизм теплопередачи с использованием жидкой среды, который имеет следующие признаки:
а) имеющий круглое сечение корпус 7-1 с тепловой трубкой будет служить в качестве поверхности теплопоглощающего конца для контактирования с источниками тепла и для поглощения тепла, когда она вращается на высокой скорости; она будет передавать тепло, поглощаемое через поверхность ее стенки теплопоглощающего конца ее корпуса, в теплопередающую среду 7-3 в той же закрытой вакуумной камере 7-2, которая отбрасывается к внутренней поверхности стенки теплопоглощающего конца центробежной силой, где тепло поглощается теплопередающей средой 7-3, и теплопередающая среда 7-3 быстро испаряется и рассеивает тепло; насыщенный водяной пар заполняет пространство закрытой вакуумной камеры 7-2 и проходит через низкотемпературный тонкостенный канал 7-4 для жидкости, при этом конденсируется мгновенно на поверхности тонкостенного канала 7-4 для жидкости, причем уносимое испаряющееся тепло выделяется, и затем тепло переносится тонкостенным каналом 7-4 для жидкости в холодную жидкость во внешней камере 7-4а тонкостенного канала для жидкости, и в конечном счете тепло, поглощенное тепловой трубкой, будет унесено холодной жидкостью. С накоплением сконденсировавшейся жидкой среды на поверхности тонкостенного канала для жидкости она снова отбрасывается к внутренней поверхности стенки теплопоглощающего конца под воздействием центробежной силы, и начинается новый цикл теплопередачи, и таким образом он повторяется. Этот способ обеспечивает большую поверхность излучения, использует фазовый переход для осуществления равномерной теплопередачи в изотермических условиях поверхности.
Центробежная сила вращения тепловой трубки обеспечивает прохождение жидкой среды в теплопоглощающий конец и значительно уменьшает застаивание тепла на межфазной границе во время теплопередачи при фазовом переходе, и тем самым обеспечивается оптимальная эффективность теплопередачи.
b) Имеющий круглое сечение корпус 7-1 служит в качестве теплопоглощающего конца для контактирования с источниками тепла и поглощения тепла при его вращении на низкой скорости, он будет передавать тепло, поглощаемое через поверхность его стенки теплопоглощающего конца корпуса в теплопередающую жидкую среду 7-3 в одной и той же закрытой вакуумной камере 7-2, которая будет сцепляться с внутренней поверхностью стенки поглощающего жидкость элемента 7-5 тепловой трубки за счет адгезивных сил, и там тепло может поглощаться теплопередающей средой 7-3 и быстро испаряться с рассеиванием тепла. Насыщенный водяной пар заполняет пространство закрытой вакуумной камеры 7-2 и проходит через низкотемпературный тонкостенный канал 7-4 для жидкости и конденсируется мгновенно на поверхности тонкостенного канала 7-4 для жидкости, причем унесенное испарением тепло выделяется, и затем тепло переносится тонкостенным каналом 7-4 для жидкости в холодную жидкость снаружи закрытой камеры 7-4а тонкостенного канала для жидкости, и в конечном счете тепло тепловой трубки будет унесено холодной жидкостью. По мере накопления сконденсировавшейся жидкой среды на поверхности тонкостенного канала для жидкости она возвращается в самое низкое положение закрытой камеры 7-2 тепловой трубки под действием собственного веса; жидкая среда 7-3 будет поступать в поглощающий жидкость элемент тепловой трубки под воздействием капиллярной силы, и она снова будет введена в положение, в котором она сможет контактировать с источниками тепла, и таким образом начнется новый цикл, снова повторяемый. Этот способ обеспечивает большую поверхность излучения, использует фазовый переход для осуществления равномерной теплопередачи в изотермических условиях поверхности. Капиллярные силы поглощающего жидкость элемента тепловой трубки и адгезионные силы жидкой среды тепловой трубки обеспечивают прохождение жидкой среды в теплопоглощающий конец, в результате чего обеспечивается оптимальная теплопередача.
Пример 8 осуществления
На фиг.8 показана интегрированная тепловая трубка примера 8 осуществления с внутренней зубчатой камерой (или ее можно назвать замкнутой гофрированной тонкостенной конфигурацией), в которой вращается валок с интегрированной тепловой трубкой, используемый для приготовления непрерывного литья и проката металлической тонкой полосы в металлургии.
Этот вид интегрированной тепловой трубки содержит закрытую вакуумную камеру 8-2 и корпус 7-1, заполненный теплопередающей средой 8-3, и имеет следующие признаки: поперечное сечение теплопоглощающего конца 8-1 корпуса тепловой трубки круглое, и его вертикальное сечение прямоугольное, и теплопоглощающий конец находится на боковой стороне закрытой камеры 8-2; теплопроводник 8-4 установлен внутри закрытой вакуумной камеры 8-2, которая состоит из корпуса 8-1 цилиндрического сечения и концевой пластины 8-6 корпуса; теплопроводник 8-4 состоит из 12 групп (или одной группы 12 тонкостенных трубок камеры зубчатого внутреннего сечения) тонкостенного канала 8-4а для жидкости, который проходит через оба конца концевой пластины 8-6 корпуса; каждая сторона внутренней стенки зубца тонкостенной трубки камеры зубчатого внутреннего сечения является внутренней камерой теплопроводника 8-4, который установлен внутри закрытой вакуумной камеры 8-2 и сообщается со всеми другими; внешняя поверхность стенки каждой секции внутренней зубчатой камеры является каналом 8-4а для жидкости теплопроводника 8-4 и является поверхностью рассеивания тепла теплопроводника 8-4, который контактирует с холодной жидкостью; каждая группа теплопроводника совместно с другими использует закрытую вакуумную камеру 8-2 и теплопередающую среду 8-3 внутри закрытой вакуумной камеры 8-2; каждая группа теплопроводника 8-4 является не только независимой, но также сообщается друг с другом; закрытая вакуумная камера 8-2 имеет разрежение и заполнена теплопередающей средой 8-3; для обеспечения нормальной теплопередачи, когда валок вращается на низкой скорости, внешний обод закрытой вакуумной камеры 8-2 должен быть замкнут и поглощающий жидкость элемент 8-5 тепловой трубки должен быть обеспечен на внутренней стенке корпуса 8-1, если жидкая теплопередающая среда используется в качестве материала с фазовым переходом для передачи тепла.
В процессе работы теплопоглощающий конец поверхности боковой стороны вращающегося цилиндрического корпуса 8-1 контактирует с источниками тепла и поглощает тепло, и затем передает тепло в теплопередающую среду 8-3 в той же закрытой вакуумной камере 8-2 в то же время, и там тепло может поглощаться теплопередающей средой или быстро рассеиваться испарением теплопередающей среды, и затем тепло может переноситься в холодную жидкость в канале 8-4а для жидкости с помощью каждой группы тонкостенной трубки круглого сечения, и в конечном счете тепло будет унесено холодной жидкостью, чтобы горячая жидкость на поверхности контактируемой круглой камеры 8-1 быстро затвердела.
Тонкостенная трубка с внутренним сечением в виде зубчатой камеры может образовывать участок канала 8-4а для жидкости, имеющий неровную форму.
Вспомогательный канал 8-8 для жидкости, имеющий выход-вход 8-9 для жидкости, выполнен на правой и левой концевых пластинах корпуса 8-1, которая сообщается с каналом для жидкости.
Корпус 8-1 будет установлен на оси вращения, поэтому вращающийся валок с пучком трубок является телом вращения.
Вертикальное сечение теплопоглощающего конца 7-1 корпуса тепловой трубки может иметь цилиндрическую форму, и для вращения также целесообразны и другие подходящие формы.
Настоящее изобретение предусматривает определенный механизм теплопередачи, когда используется жидкая среда; признаками этого механизма являются следующие:
а) имеющий круглое сечение корпус 8-1 с тепловой трубкой будет служить в качестве теплопоглощающего конца для контактирования с источниками тепла и для поглощения тепла, когда она работает на высокой скорости вращения; она будет передавать тепло, поглощаемое через поверхность ее стенки теплопоглощающего конца ее корпуса, в теплопередающую среду 8-3 в той же закрытой вакуумной камере 8-2, которая отбрасывается к внутренней поверхности стенки теплопоглощающего конца центробежной силой, где тепло поглощается теплопередающей средой 8-3, теплопередающая среда 8-3 быстро испаряется и рассеивает тепло. Насыщенный водяной пар заполняет пространство закрытой вакуумной камеры 8-2 и проходит через низкотемпературный тонкостенный канал 8-4 для жидкости, конденсируется мгновенно на поверхности тонкостенного канала 8-4 для жидкости, причем уносимое испаряющееся тепло выделяется, и затем тепло переносится тонкостенным каналом 8-4 для жидкости в холодную жидкость вне закрытой камеры 8-4а тонкостенного канала для жидкости, и в конечном счете тепло, поглощенное тепловой трубкой, будет унесено холодной жидкостью. С накоплением сконденсировавшейся жидкой среды на поверхности тонкостенного канала для жидкости она снова отбрасывается к внутренней поверхности стенки теплопоглощающего конца под воздействием центробежной силы, и начинается новый цикл теплопередачи, и таким образом он повторяется. Этот способ обеспечивает большую поверхность теплового излучения, использует фазовый переход для осуществления равномерной теплопередачи в изотермических условиях поверхности. Центробежная сила вращения тепловой трубки обеспечивает прохождение жидкой среды в теплопоглощаюший конец и значительно уменьшает застаивание тепла на межфазной границе во время теплопередачи при фазовом переходе, и тем самым обеспечивается оптимальная эффективность теплопередачи.
b) Имеющий круглое сечение корпус 8-1 служит в качестве теплопоглощающего конца для контактирования с источниками тепла и поглощения тепла при ее вращении на низкой скорости, он будет передавать тепло, поглощаемое через поверхность его стенки теплопоглощающего конца корпуса в теплопередающую жидкую среду 8-3 в одной и той же закрытой вакуумной камере 8-2, которая будет сцепляться с внутренней поверхностью стенки поглощающего жидкость элемента 8-5 тепловой трубки за счет адгезивных сил, при этом тепло может поглощаться теплопередающей средой 8-3 и быстро рассеиваться испарением теплопередающей среды 8-3; насыщенный водяной пар заполняет пространство закрытой вакуумной камеры 8-2, проходит через низкотемпературный тонкостенный канал 8-4 для жидкости и конденсируется мгновенно на поверхности тонкостенного канала 8-4 для жидкости, унесенное испарением тепло выделяется там, и затем тепло переносится тонкостенным каналом 8-4 для жидкости в холодную жидкость снаружи закрытой камеры 8-4а тонкостенного канала для жидкости, и в конечном счете тепло тепловой трубки будет унесено холодной жидкостью. По мере накопления сконденсировавшейся жидкой среды на поверхности тонкостенного канала для жидкости она возвращается в самое низкое положение закрытой камеры 8-2 тепловой трубки под действием собственного веса; жидкая среда 8-3 будет поступать в поглощающий жидкость элемент 8-5 тепловой трубки под воздействием капиллярной силы, и она снова будет введена в положение, в котором она сможет контактировать с источниками тепла, и таким образом начнется новый цикл, снова повторяемый. Этот способ обеспечивает большую поверхность излучения, использует фазовый переход для осуществления равномерной теплопередачи в изотермических условиях поверхности. Капиллярные силы поглощающего жидкость элемента тепловой трубки и адгезионные силы жидкой среды тепловой трубки обеспечивают прохождение жидкой среды в теплопоглощающий конец, в результате чего обеспечивается оптимальная теплопередача.
Пример 9 осуществления
Согласно фиг.9, пример 9 осуществления является разновидностью обращенного назад конуса радиальной линейной ребристой конструкции, применяемой для сопла плазменной сварки и резки.
Эта интегрированная тепловая трубка, содержащая корпус 9-1 с закрытой камерой 9-2, заполненной теплопередающей средой 9-3, имеет круглую теплопоглощающую камеру 9-1а, которая проходит по поперечному сечению корпуса и расположена на теплопоглощающем конце корпуса 9-1, ее вертикальное сечение имеет вид перевернутой трапеции; теплопроводник 9-4 расположен на боковой стороне закрытой вакуумной камеры 9-2; теплопроводник 9-4 имеет тонкостенный канал 9-4а для текучей среды с радиальным линейным распределением 12 длинных ребер и совпадает по оси с тепловой трубкой; внутренняя сторона каждой группы длинного ребра является внутренней камерой теплопроводника 9-4, и она соединена с закрытой вакуумной камерой 9-2 и с продолжением закрытой вакуумной камеры 9-2; внешняя сторона каждого длинного ребра является охлаждающей поверхностью канала 9-4а для текучей среды теплопроводника 9-4, которая контактирует с холодной текучей средой; каждая группа теплопроводника совместно использует закрытую камеру 9-2 и теплопередающую среду 9-3 в закрытой вакуумной камере 9-2; каждая группа теплопроводника 9-4 является независимой и соединена друг с другом; поверхность стенки закрытой вакуумной камеры 9-2 и поверхность стенки канала 9-4а для текучей среды с гофрированной радиальной линейной ребристой конструкцией совместно образуют корпус 9-1 интегрированной тепловой трубки; закрытая вакуумная камера 9-2 имеет разрежение и заполнена теплопередающей средой 9-3; при использовании теплопередающих видов текучей среды с фазовым переходом внутренняя стенка теплопоглощающей камеры 9-1а в закрытой вакуумной камере 9-2 имеет установленный на ней поглощающий жидкость элемент 9-5.
Поперечное сечение теплопоглощающей камеры 9-1а корпуса 9-1 может иметь другие формы: прямоугольную, многоугольную и т.п.
Для ускорения конвекционного охлаждения холодным воздухом внешний корпус 9-10 примыкает к внешнему ободу гофрированного тонкостенного канала 9-4а для жидкости.
Гофрированный тонкостенный канал 9-4а для жидкости может иметь и другую криволинейную поверхность, например радиальные изогнутые ребра и др. Для увеличения охлаждающей поверхности тепловой трубки некоторые ребра, непосредственно контактирующие со стенками канала, должны быть установлены между соседними гофрированными тонкостенными каналами 9-4а для текучей среды.
Корпус 9-1 имеет резьбу для соединения с установленным на внешней стороне оборудованием.
Закрытая камера 9-1а корпуса 9-1 передает поглощенное тепло через поверхность своей стенки в теплопередающую среду 9-3 в закрытой вакуумной камере 9-2; теплопередающая среда поглощает тепло или быстро испаряется с рассеиванием тепла, и затем тепло передается в боковой канал 9-4а для текучей среды через поверхность стенки гофрированной линейной ребристой тонкой стенке и в конечном счете уносится холодной жидкостью. Так как площадь охлаждения увеличена и теплопередающая среда 9-3 находится вблизи источника тепла и поскольку используется фазовый переход текучей среды и процесс сверхтеплопередачи имеющих высокий тепловой кпд теплопередачи веществ, то вся охлаждающая поверхность имеет равномерное распределение температуры и область охлаждения каждого элемента может выполнять свою функцию в максимальной степени в противоположность другим соплам аналогичной конструкции и соплам с прямыми тепловыми трубками.
Пример 10 осуществления
Согласно фиг.10, пример 10 осуществления показывает теплообменник, имеющий интегрированную тепловую трубку сложного сечения и применяемый для теплообмена двух видов текучей среды.
Эта тепловая трубка содержит корпус 10-1 с закрытой камерой 10-2, заполненной теплопередающей средой 10-3, имеет тонкостенную теплопоглощающую камеру 10-1а с поверхностью, контур которой имеет форму сердца и на которой радиально распределены 12 групп круглой трубки по оси тепловой трубки, установленной на теплопоглощающем конце корпуса и проходящей через две торцевые крышки корпуса 11-1; теплопроводник 10-4 находится на внешней стороне закрытой вакуумной камеры; теплопроводник 10-4 имеет тонкостенный канал 10-4а для текучей среды, на котором радиально распределены 48 длинных ребер по оси нагревающейся камеры 10-1a; внутренняя сторона каждого ребра является внутренней камерой теплопроводника 10-4 и соединена с вакуумной камерой 10-2 и с продолжением вакуумной камеры 10-2; внешняя сторона каждого ребра является охлаждающей поверхностью канала 10-4а для текучей среды теплопроводника 10-4, которая контактирует с холодной текучей средой; каждая группа теплопроводника совместно использует закрытую камеру 10-2 и теплопередающую среду 10-3 в вакуумной камере; каждая группа теплопроводника 10-4 является независимой и соединена с каждой другой группой; теплопоглощающая камера 10-1a оболочки, тонкостенный канал 10-4а для теплопроводника и две торцевые крышки корпуса 10-1 смыкаются и образуют закрытую камеру 10-2 и корпус тепловой трубки; закрытая вакуумная камера 10-2 имеет разрежение и заполнена теплопередающей средой 10-3; если применяется фазовый переход теплопередающей среды для осуществления теплопередачи, то поверхность стенки закрытой камеры, соответствующая нагревающейся камере 10-1a, должна иметь поглощающий жидкость элемент 10-5; средняя часть вспомогательного канала 10-11 для текучей среды, находящаяся между двумя концами корпуса 10-1, содержит тонкостенный канал 10-4а для текучей среды. Эти элементы и тепловая трубка совместно образуют теплообменник на основе интегрированной тепловой трубки, имеющий плоскость смешанной формы.
При осуществлении теплообмена горячая текучая среда проходит в теплопоглощающую камеру 10-1a через выход-вход 10-10 и вспомогательный канал 10-12 для текучей среды и затем передается поверхностью стенки в теплопередающую среду 10-3 в закрытой вакуумной камере 10-2; теплопередающая среда поглощает тепло или испаряется, быстро рассеивая тепло, и затем тепло передается в боковой канал 10-4а для текучей среды через каждую группу гофрированной радиальной линейной ребристой тонкой стенки и в конечном счете уносится холодной текучей средой. Так как площадь охлаждения увеличена и теплопередающая среда 10-3 находится вблизи источника тепла и поскольку используется фазовый переход текучей среды и процесс сверхтеплопередачи, имеющих высокий тепловой кпд теплопередачи веществ, то вся охлаждающая поверхность имеет равномерное распределение температуры и область охлаждения каждого элемента может выполнять свою функцию в максимальной степени; можно осуществлять теплообмен между текучей среды в небольшом объеме, и обеспечивается возможность соответствующего повышения коэффициента теплопередачи.
Для учета силы тяжести это холодильное устройство на основе тепловой трубки используется в вертикальном положении или под некоторым углом, если используется рабочая текучая среда.
Сечение теплопоглощающей камеры 10-1а может иметь и другие подходящие формы: круглую, прямоугольную, многоугольную, зубчатую или комбинированную.
Сечение тонкостенного канала 10-4а для текучей среды может иметь и другие подходящие формы, такие как радиальную изогнутую ребристую форму или комбинации круглой, прямоугольной, многоугольной, зубчатой формы и т.п., и может иметь конфигурацию тонкостенного замкнутого трубчатого канала для текучей среды, который проходит через обе торцевые крышки 10-1 корпуса, соответственно.
Пример 11 осуществления
Согласно фиг.11, пример 11 осуществления является тепловой трубкой, применяемой для роторов, имеющих интегрированную тепловую трубку, с плоскостью смешанной формы для генераторов и электродвигателей.
Эта интегрированная тепловая трубка содержит корпус 11-1 с закрытой камерой 11-2, заполненной теплопередающей средой 11-3. Ее внешняя круглая оболочка является теплопоглощающим концом 11-6; имеется три группы радиальных линейных тонкостенных камер 11-6а, которые воспринимают тепло; теплопоглощающий конец расположен на внешней стороне закрытой вакуумной камеры; теплопроводник 11-4, который проходит через две торцевые крышки корпуса, является тонкостенным каналом 11-4а для текучей среды и имеет радиально распределенные 16 длинных ребер, соосных с осью тепловой трубки; внутренняя сторона каждого ребра является внутренней камерой теплопроводника 11-4, соединена с вакуумной камерой 11-2 и является продолжением вакуумной камеры 11-2; внешняя сторона каждого ребра является охлаждающей поверхностью канала 11-4а для текучей среды теплопроводника 11-4 и контактирует с охлаждающей текучей средой; каждая группа теплопроводника совместно использует закрытую камеру 11-2 и теплопередающую среду 11-3 в вакуумной камере; каждая группа теплопроводника 11-4 является независимой и соединена с каждой другой группой; теплопоглощающий конец 11-6 корпуса, тонкостенный канал 11-4а для текучей среды и две торцевые крышки корпуса 10-1 смыкаются и образуют закрытую камеру 10-2 и корпус тепловой трубки; закрытая вакуумная камера 10-2 имеет разрежение и заполнена теплопередающей средой 11-3; если применяется фазовый переход теплопередающей среды для осуществления теплопередачи, то поверхность стенки закрытой камеры, соответствующая нагревающей камере 11-6а, состоящей из 3 групп радиальных линейных ребер теплопоглощающего конца, должна иметь поглощающий жидкость элемент 11-5; ось ротора и средняя часть вспомогательного канала 11-8 для текучей среды, находящаяся между двумя концами корпуса 11-1, содержит тонкостенный канал 11-4а для текучей среды. Эти элементы и тепловая трубка совместно образуют корпус ротора с плоскостью смешанной формы.
Тонкостенная нагревательная камера 11-6а с радиальным и линейным расположением ребер может быть выполнена в соответствии с источником тепла ротора; тепло, генерируемое источником тепла ротора, передается в теплопередающую среду 11-3 в закрытой камере 11-2 через тонкостенную нагревающую камеру 11-6а с радиальными и линейными ребрами, затем теплопередающая среда 1-3 воспринимает тепло и испаряется с рассеиванием тепла, и тепло передается в холодную текучую среду в канале 4-4 а для текучей среды по каждой группе ребристой тонкой стенки, и в конечном счете уносится холодной текучей средой. Поскольку площадь охлаждения увеличена и теплопередающая среда 3-3 находится вблизи источника тепла, и за счет использования фазового перехода текучей среды процесса сверхтеплопередачи имеющих высокий тепловой кпд теплопередающих веществ, вся поверхность охлаждения имеет равномерное распределение температуры и высокий эффект теплопередачи, в результате этого повышается эффект охлаждения и повышается безопасность и надежность ротора.
Форма тонкостенного канала 11-4а для текучей среды может также иметь и другие подходящие формы: форму радиальных изогнутых ребер и т.п.; или может иметь тонкостенный трубчатый канал для текучей среды, заключенный в несколько групп трубок круглой, прямоугольной, многоугольной, зубчатой формы и т.п., и проходящий через две торцевые крышки корпуса 11-1.
Промышленная применимость
Настоящее изобретение использует преимущества разнообразия конструкций теплопоглощающих концов корпуса тепловых трубок и размещения теплопередающей среды в закрытой камере в положении, примыкающем к нагревающейся поверхности, для уменьшения контакта источника тепла и теплового сопротивления; преимущества размещения теплопроводника на внешней и/или внутренней сторонах закрытой камеры с получением наиболее крупной поверхности охлаждения в наименьшем объеме; используется возможность сверхтеплопередачи теплопередающей среды для переноса тепла вблизи теплопроводника в охлаждающий конец для увеличения скорости и способности теплопередачи. Настоящее изобретение применимо и для контактируемых источников тепла, и для являющихся текучей средой источников тепла и обеспечивает следующие преимущества: низкое общее тепловое сопротивление, большую площадь охлаждения и высокую скорость теплопередачи и т.п.
Настоящее изобретение имеет также преимущество различных применений в ряде областей техники, включая охлаждение твердых тел, которые контактируют с источниками тепла, в соответствии с принципом теплопередачи, например охлаждение центрального процессора или карт компьютеров и электронных компонентов высокой мощности и т.п., вращающихся источников тепла во вращающихся валах, например охлаждение валков в производстве металлических полос с использованием способа быстрого затвердевания; валков и литейных кругов для непрерывного литья в металлургии; охлаждение роторов электродвигателей и роторов турбин, и т.п.; охлаждение, применяемое для процесса кристаллизации для непрерывного литья в металлургии и для изготовления проволоки посредством процесса быстрого затвердевания; охлаждение роторов в моторах, двигателях и в аналогичных приводных механических роторах; охлаждение, применяемое в производстве насыпных металлических материалов в некристаллическом, кристаллическом или квазикристаллическом состоянии с применением процесса быстрого затвердевания в производстве металлических материалов нового типа; охлаждение горелок плазменной сварки и резаков, плазмотронов для пульверизации красок, насадок сварочных пистолетов для электронно-лучевой сварки, насадок пистолетов для дуговой сварки и т.п.
Приведенное выше описание и примеры имеют только пояснительную цель и не предназначены для ограничения объема настоящего изобретения. Другие признаки, особенности и задачи настоящего изобретения поясняются посредством чертежей и формулы изобретения. Подразумевается, что в рамках сущности и объема данного изобретения и его формулы могут быть разработаны и другие его осуществления.
Упомянутые выше документы включены в настоящее описание полностью посредством ссылки.