УСТРОЙСТВО ТЕРМОСТАТИРОВАНИЯ ОХЛАЖДАЕМОЙ ПОВЕРХНОСТИ

Область техники, к которой относится полезная модель, представляет собой устройство термостатирования, в которой установлена дополнительная подвижная оребренная стенка. Областью применения полезной модели является оптимизация процесса охлаждения и поддержания постоянной температуры электротехнических и радиоэлектронных устройств.
Уровень техники. Известны устройства, предназначенные для отвода тепла и термостатирования охлаждаемой поверхности, содержащие корпус, снабженный патрубками для подвода и отвода охлаждающего теплоносителя, при этом одна из стенок корпуса является охлаждаемой поверхностью и снабжена системой ребер со стороны охлаждающего теплоносителя, на поверхности которых происходит его кипение [Ройзен Л.И., Дулькин И.Н. Тепловой расчет оребренных поверхностей. М., Энергия, 1977. - 256 с. - С.117-120].
Однако, в случае изменения теплового режима работы охлаждаемого оборудования, например, при повышении его мощности, происходит повышение температуры охлаждаемой поверхности. Это, как правило, вредно сказывается на работе охлаждаемых электротехнических и радиоэлектронных устройств.
Раскрытие полезной модели. Сущность полезной модели заключается в том что в устройство термостатирования установлена дополнительная соединенная со штоком подвижная стенка с закрепленными на ней ребрами, при перемещении которой, ее ребра входят в зазоры межу ребрами охлаждаемой поверхности, уменьшая таким образом расстояние между соседними ребрами до величины, не превышающей капиллярной постоянной кипящей жидкости, а соответствующее перемещение подвижной стенки достигается с помощью герметичной сильфонной емкости частично заполненной жидкостью, температура насыщения которой ниже температуры насыщения охлаждающего теплоносителя. Причем, при увеличении температуры охлаждаемой поверхности, ребра подвижной стенки вводятся в межреберные зазоры охлаждаемой поверхности, что приводит к существенному увеличению коэффициента теплоотдачи при кипении охлаждающего теплоносителя, т.е. к снижению перегрева охлаждаемой поверхности. При уменьшении температуры охлаждаемой поверхности, ребра подвижной стенки выводятся из межреберных зазоров охлаждаемой поверхности, что приводит к уменьшению коэффициента теплоотдачи при кипении охлаждающего теплоносителя. В результате уменьшается изменение температуры охлаждаемой поверхности.
Технический результат выражается в обеспечении высокой точности регулировки передачи величины теплового потока, передаваемого от греющего к нагреваемому теплоносителю.
0
Краткое описание чертежа. На фигуре 1 схематично изображено устройство термостатирования охлаждаемой поверхности. Устройство содержит корпус 1, снабженный патрубками 2, 3 соответственно, для подвода и отвода охлаждающего теплоносителя. При этом, по крайней мере одна из стенок корпуса 1 является поверхностью теплообмена 4, через которую от охлаждаемого устройства передается тепловой поток Q. Она снабжена ребрами 5, расстояние (b) между которыми
0
*
b>l,
*
где l - капиллярная постоянная.
В свою очередь, величина
,
ж
п
3
2
где σ - коэффициент поверхностного натяжения нагреваемого теплоносителя, Н/м; ρ, ρ - его плотность, соответственно в жидком и газообразном состоянии, кг/м; g - ускорение силы тяжести, м/с.
В корпусе 1 также располагается подвижная стенка 6, снабженная ребрами 7 и закрепленная на штоке 8, который может поступательно перемешаться в направляющей 9.
В корпусе 1 на поверхности теплообмена 4 установлена герметичная сильфонная емкость 13, часть объема которой заполнена жидкостью 14, температура насыщения которой ниже температуры насыщения охлаждающего теплоносителя. На свободной стенке сильфона установлен наконечник 12, который, через коромысло 10 и опору 11, шарнирно соединен со штоком 8.
Осуществление полезной модели. Устройство термостатирования охлаждаемой поверхности работает следующим образом. Охлаждающий теплоноситель поступает через патрубок 2 в полость устройства. Пар, образующийся при кипении теплоносителя на охлаждаемой поверхности 4 главным образом на поверхностях ребер 5, выходит через патрубок 3.
1
Если тепловой поток, передаваемый через охлаждаемую поверхность 4, увеличивается, то, соответственно повышается ее температура. Это приводит к увеличению температуры жидкости 14, находящейся в полости сильфона 13, а значит и к увеличению давления насыщенного пара этой жидкости в сильфоне. В результате свободная стенка сильфона вместе с установленным на ней наконечником 12 перемещается вверх. В свою очередь, шарнирно закрепленное коромысло 10 поворачивается вокруг оси опоры 11 и перемещает шток 8 вниз. Соединенная со штоком 8 подвижная стенка 6 с закрепленными на ней ребрами 7 перемещается вниз. Вследствие этого увеличивается площадь поверхности ребер 5, для которой, толщина щелевых зазоров равна b. Причем
1
*
b<l.
1
В этом случае, в зависимости от геометрии щелевого зазора между стенками, образующими канал, коэффициент теплоотдачи при кипении будет в 3-5 раз выше, чем при кипении в «большом объеме». Поэтому увеличение площади поверхности ребер 5, для которой, толщина щелевых зазоров равна b, приведет к снижению разности температур между охлаждаемой поверхностью 4 и кипящим охлаждающим теплоносителем, т.е. приведет к снижению температуры охлаждаемой поверхности 4.
1
0
0
*
1
В случае, уменьшения теплового потока, передаваемого через охлаждаемую поверхность, температура охлаждаемой поверхности будет понижаться. Соответственно снизится и температура жидкости 14 заполняющей сильфон 13, уменьшится давление ее паров в полости сильфона. Свободная стенка сильфона с закрепленным на ней наконечником 12 переместится вниз, что приведет к соответствующему повороту коромысла 10. Тогда подвижная стенка 6 вместе с ребрами 7 переместится вверх. В результате уменьшится площадь поверхности ребер 5, для которой, толщина щелевых зазоров равна b, но соответственно увеличится доля их площади, для которой толщина щелевых зазоров равна b. Кипение на участках поверхности ребер 5 со щелевым зазором b>l будет происходить в условиях близких к «кипению в большом объеме», т.е. при сравнительно низких значениях коэффициента теплоотдачи. Вследствие этого уменьшение площади поверхности ребер 5, для которой, толщина щелевых зазоров равна b, приведет к увеличению разности температур между охлаждаемой поверхностью 4 и кипящим охлаждающим теплоносителем, т.е. приведет к увеличению температуры охлаждаемой поверхности 4.
Действие устройства основана таким образом, что перемещение подвижной стенки 6, снабженной ребрами 7, перемещающимися в зазорах между ребрами 5 будет уменьшать изменение температуры охлаждаемой поверхности 4 вследствие изменения, передаваемого через нее теплового потока.