КОНДЕНСАТОР ТЕПЛОВОЙ ТРУБЫ

Полезная модель относится к теплотехнике.
Известен конденсатор тепловой трубы, расположенный в верхней части тепловой трубы и включающий корпус с лиофобной внутренней поверхностью [China Patent 102022936, Int. cl. F28D 15/02, Oct. 31, 2012.]. Поскольку жидкий теплоноситель тепловой трубы не смачивает лиофобную внутреннюю поверхность конденсатора, в верхней части конденсатора реализуется капельная конденсация парообразного теплоносителя, поступающего из испарителя тепловой трубы. Поскольку при капельной конденсации обеспечивается интенсивный теплообмен между парообразным теплоносителем и поверхностью конденсации, локальный коэффициент теплоотдачи при конденсации в этой части конденсатора на порядок превосходит коэффициент теплоотдачи при пленочной конденсации. Однако, поскольку механизм удаления капель конденсата из конденсатора включает коалесценцию капель в верхней части конденсатора и стекание конденсата в виде пленки в нижней части конденсатора, термическое сопротивление фазового перехода в конденсаторе остается высоким.
Известен конденсатор тепловой трубы, включающий корпус, на внутренней поверхности которого расположена лиофильная пористая капиллярная структура [McGlen R., Kew P., Reay D. Heat Pipes: Theory, Design and Applications, 6th Edition. - Butterworth-Heinemann. - 2013. - 288 p.]. Пар, поступающий из испарителя тепловой трубы, конденсируется на поверхности лиофильной пористой капиллярной структуры. Конденсат под действием капиллярных сил впитывается внутрь лиофильной пористой капиллярной структуры и удаляется из конденсатора в направлении испарителя тепловой трубы. Недостатком известного конденсатора тепловой трубы является низкая интенсивность теплообмена при конденсации теплоносителя, обусловленная пленочным механизмом конденсации на поверхности лиофильной пористой капиллярной структуры и являющаяся причиной высокого термического сопротивления тепловой трубы.
Задача, которую решает предлагаемая полезная модель, заключается в снижении термического сопротивления тепловой трубы.
Поставленная задача реализуется тем, что в конденсаторе тепловой трубы, включающем корпус с лиофобной внутренней поверхностью и лиофильную пористую капиллярную структуру, последняя сформирована на внутренней поверхности корпуса в виде отдельных продольных объемных элементов, между которыми расположены продольные полосы лиофобной внутренней поверхности корпуса, а поперечный размер продольных полос лиофобной внутренней поверхности корпуса составляет (0,5…1) от капиллярной постоянной жидкого теплоносителя тепловой трубы.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором изображено поперечное сечение предлагаемого конденсатора тепловой трубы (фиг. 1).
Конденсатор тепловой трубы включает корпус 1, внутренняя поверхность которого является лиофобной по отношению к жидкому теплоносителю тепловой трубы. На внутренней поверхности корпуса 1 в виде отдельных продольных объемных элементов сформирована лиофильная пористая капиллярная структура 2. Между продольными объемными элементами лиофильной пористой капиллярной структуры 2 расположены оставшиеся свободными продольные полосы 3 лиофобной внутренней поверхности корпуса. Поперечный размер продольных полос 3 лиофобной внутренней поверхности корпуса составляет (0,5…1) от капиллярной постоянной жидкого теплоносителя тепловой трубы, определяемой выражением , где σ - поверхностное натяжение, ρ - плотность жидкого теплоносителя, g - ускорение свободного падения.
Конденсатор тепловой трубы работает следующим образом.
Поскольку теплопроводность стенки корпуса 1 тепловой трубы выше теплопроводности лиофильной пористой капиллярной структуры 2, лиофобная поверхность продольных полос 3 -самое холодное место в конденсаторе тепловой трубы. Поэтому конденсация поступающего из испарителя тепловой трубы пара происходит преимущественно на лиофобной поверхности продольных полос 3. Вследствие лиофобности поверхности продольных полос 3 на них имеет место капельный механизм конденсации теплоносителя. Интенсивность теплообмена при капельном механизме конденсации на порядок больше, чем при пленочном механизме. Благодаря этому обеспечивается низкое термическое сопротивление тепловой трубы. Капли конденсата, образующиеся на лиофобности поверхности продольных полос 3, увеличиваются в размере, во-первых, вследствие собственно процесса конденсации пара, во-вторых вследствие коалесценции. Благодаря тому, что поперечный размер продольных полос 3 лиофобной внутренней поверхности корпуса составляет (0,5…1) от капиллярной постоянной жидкого теплоносителя, увеличивающиеся в размере капли конденсата вступают в контакт с продольными объемными элементами лиофильной пористой капиллярной структуры 2 и впитываются последними, освобождая лиофобную поверхность продольных полос 3 для образования новых капель. Тем самым также интенсифицируется процесс теплообмена при конденсации, что способствует снижению термического сопротивления тепловой трубы.