Тепловая труба

 

. ТЕПЛОВАЯ ТРУБА, содержащая корпус с зонами испарения и конденсации и установленную в зоне ковденсации турбину, отличающаяся тем, что, с целью расширения диапазона работы, тепловая труба дополнительно содержит генератор ЭДС, a турбина вьшолнёна в виде чаши с двойными стенками, пространство между которыми подключено к зоне испарения посредством парового патрубка с уплотнениями , a к зоне конденсации - с помощью тангенциальных сопел, выполненных на внешней стенке;4an i, внут ренняя стенка которой снабжена постоянными магнитами, причем статор генератора ЭДС укреплен снаружи на торцовой стенке корпуса в выемке чаши, служащей ротором генератора ЭДС.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

tgtWM

РЕСПУБЛИК

4(51) F 28 D 15 02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССОР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblYHA

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н н втонснамн санднтОъствт (21) 3667163/24-06 (22) 29.11.83 (46) 15.01.85. Бюл. У 2 (72) Л.Л. Васильев и В.И. Богданов (71) Ордена Трудового Красного Знамени институт тепло- и массообмена им. А.В. Лыкова (53) 621.565.58(088.8) (56) 1. Патент США В 3414050, кл. 165-32, опублик. 1968.

2. Авторское свидетельство СССР

В 549674, кл. F 28 D 15/00, 1974 . (54)(57). ТЕПЛОВАЯ ТРУБА, содержащая корпус с зонами испарения и конденсации и установленную в зоне конденса-SU 1134880 A ции турбину, отличающаяся тем, что, с целью расширения диапазона работы, тепловая труба дополнительно содержит генератор ЭДС, а турбина выполнена в виде чаши с двойными стенками, пространство между которыми подключено к зоне испарения посредством парового патрубка с уплотнениями, а к зоне конденсации » с номощью тангенциальныс сопел, выполненных на внешней стенке чааы, внут ренняя стенка которой снабжена постоянными магнитаьи, причем статор генератора ЭДС укреплен снаружч на торцовой стенке корпуса в выемке чаши, служащей ротором генератора ЭДС. И

f 1134

Изобретение относится к теплообменным и теплосиловым установкам и может быть реализовано для использования внутреннего тепла земли, водоемов солнечной энергии путем преобразова5 ния в электрическую энергию, Изобретение может быть использовано, напри-, мер,для анодной защиты нефте-и газопроводов,для снабжения электроэнергией автоматических метеостанций в 10 отдаленных и труднодоступных районах.

Известна тепловая труба, содержащая корпус с зонами испарения, транспорта и конденсации, внутренняя поверхность которого покрыта фитилем, и установленную по оси корпуса в потоке пара турбину, вал которой выходит иэ корпуса. тепловой трубы для подсоединения внешней нагрузки 1).

Недостатком этой трубы является низкая термодинамическая эффективность °

Известна также тепловая труба, содержащая корпус с зонами испарения и конденсации и установленную в зоне конденсации турбину 2).

Недостатком известной трубы является узкий диапазон работы.

Цель изобретения — расширение диапазона работы. 30.

Поставленная цель достигается тем, что тепловая труба, содержащая корпус с зонами испарения и конденсации и установленную в зоне конденсации турбину, дополнительно содержит генератор ЭДС, а турбина

35 выполнена в виде чаши с двойными стенками. пространство между которыми подключено к зоне испарения посредством парового патрубка с уплот40 нениями, а к зоне конденсации - с помощью тангенциальных сопел, выполненных на внешней стенке чаши, внутренняя стенка которой снабжена постоянными магнитами, причем статор генератора ЭДС укреплен снаружи на торцовой стенке корпуса в выемке чаши, служащей ротором генератора ЭДС.

На фиг. 1 изображена предлагаемая тепловая труба (сечение А-А на фиг. 2.); 50 на фиг. 2 — сечение Б-Б на фиг. 1.

Тепловая труба содержит корпус частично заполненный рабочим телом.

2, с зонами испарения,3 и конденсации 4 и установленную в зоне 4 кон- 55 денсации турбину, выполненную в виде чаии 5 с двойными стенками, пространство между которыми подключено к

1 зоне 3 испарения посредством парового патрубка 6 е уплотнителями 7, а к зоне 4 конденсации — с помощью тангенциальных сопел 8, выполненных на внешней стенке 9 чаши 5, внутренняя стенка 10 которой снабжена постоянными магнитами 11, причем статор 12 генератора ЭДС укреплен снаружи на торцовой стенке корпуса 1 в выемке чаши 5, служащей ротором генератора ЭДС.,„

В нижней части ротора установлен перепускной клапан 13, прижимаемый . пружиной 14, которая опираетоя на опору 15. В роторе над клапаном 13 просверлены отверстия 16. Паровой патрубок 6 охвачен уплотнениями 7, например, лабиринтного типа. В нижней части эоны 4 конденсации выполнен сборник 17 конденсата, который сообщается с зоной 3 испарения фитилем 18, установленным в канале 19.

Ротор имеет подшипники 20 и 21, работающие на "аэродинамической подушке".

Тепловая труба работает следующим образом.

При подводе теплоты к зоне 3 испа рения происходит испарение рабочего тела 2 и пар через паровой патрубок

6 поступает внутрь пустотелой чаши

5 и далее через тангенциально расположенные сопла 8 в зону 4 конденсации. В соплах 8 за счет перепада давлений между зоной 3 испарения и зоной 4 конденсации происходит преобразование потенциальной энергии пара рабочего тела 2 в кинетическую энергию высокоскоростной струи. При истечении струи со скоростью Ч появляется реактивная сила Р, которая может быть подсчитана по формуле шЧ2

Р 2 где m — расход газа, с.

За счет реактивной силы чаша 5 приводится во вращение, противоположное направлению истекающих струй.

Одновременно с чашей 5 вращаются и постоянные магниты 1 1. За счет пересечения магнитными силовыми линиями (вращающихся постоянных магнитов 11) обмоток статора 12 генератора на клеммах генератора появится ЭДС, величина которой пропорциональна количеству витков в обмотке статора

12 и скорости вращения чаши 5.

Истекающие из сопел 8. паровые, струи рабочего тела 2 с большой ско1134 ростью натекают на поверхность зоны

4 конденсации, где они конденсируются при повышенных значениях коэффициентов тепло- и массообмена эа счет отвода теплоты в окружающую среду от стенок корпуса 1. Сконденсировавшееся рабочее тело 2 собирается в сборнике 12, откуда оно фитилем 18, плотно уложенным в герметичном канале 19, транспортируется. эа 1р счет капиллярныс и гравитационных сил в зоне 3 испарения.

При работе тепловой трубы на (ротор) чашу S действует направленная вверх сила, равная произведению перепада давления на роторе на площадь парового патрубка 6. При правильном подборе перепада давления на роторе последний ври работе находится во взвешенном состоянии, В слу- 2р чае превышения перепада давления на роторе сверхрасчетного значения чаша

5 сдвигается в подшипниках 20 вверх, шток перепускного клапана 13 упрется в стенку корпуса 1, клапан 13 откроет отверстие 16 и перепад давления упадет до величины, при которой клапан 13. закроет отверстия 16. При этьм ротор опустится вниз. В нижней части ротора устачовлены подшипники

880 4

21, которые например, через просверленные в них отверстия (не показаны) сообщаются с внутренней полостью чаши 5. За счет перепада цавления через эти отверстия в зазор подшипников 21 будет поступать пар рабочего тела 2 и подшипники 21 будут работать на паровой "аэродинамической подушке". Такой режим работы может наступить при снижении теплового потока в тепловой трубе, например в случае уменьшения перепада температур между зоной 3 испарения и зоной 4 конденсации.

При работе в расчетном перепаде температур ротор за счет перепада давлений находится во взвешенном положении.,Кроме того,.лабиринтовые уплотнения 2 могут быть подобраны таким образом, что часть пара рабочего тела 2, проходя через них, будет создавать "аэродинамическую подушку" и предотвратит касание ротором стенок корпуса 1.

В качестве рабочего тела может быть использован, например, фреон.

Экономический эффект, получаемый в результате использования предлагаемой тепловой трубы, возникает

sa счет расширения диапазона. работы.

В

Т

Филиал ППП "Патент", г. Уагород, ул. Проектная, 4