ИСПАРИТЕЛЬНАЯ КАМЕРА КОНТУРНОЙ ТЕПЛОВОЙ ТРУБЫ (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к области теплотехники, в частности, к тепловым трубам и может быть использована для отвода тепла от миниатюрных тепловыделяющих элементов, например, в электронике.
Известна контурная тепловая труба 1, в которой испарительная камера содержит цилиндрический корпус с размещенной в нем капиллярнопористой насадкой с центральным сквозным каналом и системой пароотводных канавок выполненных на поверхности насадки, прилегающей к нагреваемой стенке камеры.
Одним из недостатков такой камеры является низкая эффективность теплообмена в зоне испарения, поскольку система пароотводных канавок целиком выполнена на капиллярно-пористой насадке, обладающей относительно невысокой теплопроводностью. Другой недостаток связан с проблемой обеспечения работоспособности тепловой трубы с испарительной камерой миниатюрных размеров (диаметром 4 ч- SMM). При таких внешних размерах толщина пристеночного слоя капиллярно-пористой насадки в зоне нагрева может составлять единицы и даже доли миллиметра и уже не представлять значительного термического сопротивления тепловому потоку, проникающему в центральную полость испарительной камеры. В результате становится проблематичным получить достаточную разность температур и давлений между испаряющей и впитывающей поверхностями насадки, необходимую для организации циркуляции теплоносителя в тепловой трубе. Наиболее критичными с этой точки зрения оказываются режимы работы в области низких тепловых нагрузок, когда скорость циркуляции теплоносителя в трубе мала и, следовательно, отсутствует эффективное
охлаждение полости камеры за счет поступления холодной жидкости из конденсатопровода.
Наиболее близкой по совокупности существенных признаков к предлагаемой модели является испарительная камера контурной тепловой трубы 2, состоящая из нагреваемой части и компенсационной полости, содержащая корпус с боковой и торцевыми стенками, к одной из которых подключен конденсатопровод, размещенную внутри корпуса капиллярнопористую насадку с заглушенным торцом и с центральным тупиковым каналом, прилегающую к боковой стенке нагреваемой части камеры и образующую заглушенным торцом зазор с другой торцевой стенкой корпуса, являющийся паровым коллектором, систему пароотводных канавок на термоконтактных поверхностях, сообщающихся с паровым коллектором и паропровод подсоединенный к последнему.
Такая организация зоны испарения является значительно более эффективной, поскольку позволяет сделать тепловой контакт более развитым и снизить его термическое сопротивление.
Однако, снижение диаметра нагреваемой части, необходимое при отводе тепла от миниатюрных тепловыделяющих элементов, обуславливающее уменьшение толщины насадки в этой части приводит к прогреву внутренней полости камеры и препятствует созданию движущей разности температур.
В основу полезной модели положена задача создания испарительной камеры контурной тепловой трубы, обеспечивающей эффективный теплоотвод во всем диапазоне тепловых нагрузок при снижении диаметра ее нагреваемой части.
Для решения поставленной задачи предложено два варианта устройства.
корпус с боковой и торцевыми стенками, к одной из которых подключен конденсатопровод, размещенную внутри корпуса капиллярно-пористую насадку с заглушенным торцом и с центральным тупиковым каналом, прилегающую к боковой стенке камеры и образуюгцую заглушенным торцом зфор с другой торцевой стенкой корпуса, являющийся паровым коллектором, систему пароотводных канавок на термоконтактных поверхностях, сообщающихся с паровым коллектором и паропровод, присоединенный к последнему отличающ1(ся тем, что капиллярно-пористая насадка выполнена прилегающей к боковой стенке компенсационной полости, при этом длина центрального тупикового канала не превышает длины компенсационной полости.
По второму варианту испарительная камера контурной тепловой трубы, состоящая из нагреваемой части и компенсационной полости, содержащая корпус с боковой и торцевыми стенками, к одной из которых подключен конденсатопровод, размещенную внутри корпуса капиллярнопористую насадку с заглушенным торцом и с центральным тупиковым каналом, прилегающую к боковой стенке нагреваемой части камеры, систему пароотводных канавок на термоконтактных поверхностях, сообщающихся с паровым коллектором и паропровод, подключенный к последнему, отличающаяся тем, что капиллярно-пористая насадка выполнена прилегающей к боковой стенке компенсационной полости и установлена с зазором относительно нее со стороны нагреваемой части, являющимся паровым коллектором, при этом длина центрального тупикового канала не превышает длины компенсационной полости.
Выполнение в обоих вариантах капиллярно-пористой насадки прилегающей к боковой стенке компенсационной полости, и длины центрального тупикового канала, не превышающей длины этой полости позволяет, во-первых, организовать эффективный теплообмен в нагреваемой части камеры и, во-вторых, обеспечить создание необходимой разности
температур между испаряющей и впитывающей поверхностями капиллярнопористой насадки при достаточно малых ее размерах во всем диапазоне тепловых нагрузок.
Требование единства изобретения для вариантов является выполненным, так как они относятся к одному объекту - испарительной камере контурной тепловой трубы одинакового назначения и обеспечивают получение одного вышеуказанного результата.
В первом варианте устройства паровой коллектор цилиндрического сечения образован зазором между торцевой стенкой корпуса и торцом насадки со стороны, противоположной вводу конденсатора, а паропровод подсоединен к торцевой стенке камеры, что обеспечивает высокую технологичность изготовления данного узла, заключающегося в соосном соединении, например, сваркой, цилиндрических деталей: паропровода и корпуса камеры.
Во втором варианте паровой коллектор кольцевого сечения образован зазором между боковой стенкой корпуса и насадкой и размещен между зоной нагрева и торцевой необогреваемой частью камеры со стороны конденсатопровода, а паропровод отходит от боковой стенки камеры, что . обеспечивает удобство монтажа камеры на охлажденном объекте и компактную прокладку трубопроводов в объеме блока аппаратуры.
На фиг.1 изображен первый вариант выполнения испарительной камеры контурной тепловой трубы.
На фиг.2 - второй вариант выполнения испарительной камеры контурной тепловой трубы.
Испарительная камера контурной тепловой трубы по первому варианту исполнения (фиг.1), состоящая из нагреваемой части 1 и компенсационной полости 2, содержит корпус 5 с боковой стенкой 4 и торцевыми стенками 5 и 6. К торцевой стенке 5 подключен конденсатопровод 7. Внутри корпуса 5 размещена капиллярно-пористая насадка 8 с центральным тупиковым
каналом 9. Капиллярно-пористая насадка 8 выполнена прилегающей к боковой стенке 4 нагреваемой части 1 и компенсационной полости 2. Капиллярно-пористая насадка 8 образует своим заглушенным концом 10 зазор с торцевой стенкой 6 корпуса 3, являющийся паровым коллектором 11. Испарительная камера контурной тепловой трубы содержит также систему пароотводных канавок 12 на термоконтактных поверхностях, сообщающихся с паровым коллектором 11 и паропровод 13, подключенный к паровому коллектору 11. Длина центрального тупикового канала 9 не превышает длины компенсационной полости 2.
В испарительной камере контурной тепловой трубы во втором варианте исполнения (фиг.2) капиллярно-пористая насадка 8 установлена с зазором относительно компенсационной полости 2 со стороны нагреваемой части 1, являющимся паровым коллектором 14. К паровому коллектору 14 подключен паропровод 15.
Испарительная камера работает следующим образом. В исходном состоянии, когда тепловая нагрузка отсутствует, температура и давление в канале 9 и паровом коллекторе 11(14} равны и соответствуют равновесным условиям с температурой окружающей среды. При подводе тепловой нагрузки к зоне нагрева 1 происходит испарение жидкости с удалением пара через систему пароотводных канавок 12 и коллектор 11(14) в паропровод 13(15). Давление пара в паровом коллекторе 11(14) и паропроводе 13(15) становится выше, чем в канале 9 куда под действием возникшей разности давлений вытесняется жидкость из конденсатопровода 7. Далее жидкость транспортируется в зону нагрева 1 с помощью капиллярных сил насадки 8.
Таким образом, настоящая конструкция миниатюрной испарительной камеры позволяет обеспечить эффективную работу контурной тепловой трубы за счет получения необходимой для циркуляции теплоносителя разности температур и давлений, благодаря возможности увеличения толщины капиллярно-пористой насадки между впитывающей и испаряющей поверхностями и вынесения зоны нагрева. впитывающей поверхности насадки за пределы
Литература
1.Авторское свидетельство СССР № 07.12.85. 2.Авторское свидетельство СССР № 15.11.86. 1196665, МКИ 4 F28 D15/00, БИ №45, 1270507, МКИ 4 F28 D15/00, БИ №42,