Патент на полезную модель Республики Беларусь

1. (19) BY (11) 10703
(13) U
(46) 2015.06.30
(51) МПК
ОПИСАНИЕ
ПОЛЕЗНОЙ
МОДЕЛИ К
ПАТЕНТУ
(12)
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
F 28D 15/02 (2006.01)
(54) ПЛОСКАЯ ТЕПЛОВАЯ ТРУБА
(21) Номер заявки: u 20150017
(22) 2015.01.15
(71) Заявитель: Государственное науч-
ное учреждение "Институт порош-
ковой металлургии" (BY)
(72) Автор: Мазюк Виктор Васильевич
(BY)
(73) Патентообладатель: Государственное
научное учреждение "Институт по-
рошковой металлургии" (BY)
(57)
Плоская тепловая труба, включающая корпус, в котором имеется комплект продоль-
ных труб, отличающаяся тем, что концы продольных труб за зоной нагрева заглушены
торцевым слоем пористого порошкового материала, имеющего капиллярное соединение с
тонким слоем пористого порошкового материала на внутренней поверхности корпуса в
зоне нагрева.
(56)
1. Патент US 5697428, МПК F 28D 15/02, 1997.
2. Патент US 6148906, МПК F 28D 15/02, 2000.
Фиг. 1
Полезная модель относится к теплотехнике и может быть использована для обеспече-
ния температурных режимов работы объектов электроники и электротехники.
Известна плоская тепловая труба, состоящая из двух сложенных тонких пластин [1].
На соприкасающихся поверхностях пластин выполнены тонкие каналы, часть объема ко-
торых заполнена жидким теплоносителем. При подводе тепла к концу тепловой трубы
жидкий теплоноситель в каждом канале испаряется. Образующийся пар по каналам дви-
жется к противоположному, более холодному концу тепловой трубы, где конденсируется,
отдавая тепло. Конденсат по каналам движется обратно к нагреваемому концу тепловой
трубы.
BY10703U2015.06.30

2. BY 10703 U 2015.06.30
2
Недостатком известной плоской тепловой трубы является низкая теплопередающая
способность, обусловленная взаимодействием встречных потоков пара и жидкости в тон-
ких каналах.
В качестве прототипа выбрана плоская тепловая труба, включающая корпус, в кото-
ром имеется комплект продольных труб [2]. Часть внутреннего объема корпуса тепловой
трубы заполнена жидким теплоносителем. При подводе тепла к концу тепловой трубы
жидкий теплоноситель испаряется. Образующийся пар по каналам между продольными
трубами, а также внутри продольных труб движется к противоположному, более холод-
ному концу тепловой трубы, где конденсируется, отдавая тепло. Конденсат движется об-
ратно к нагреваемому концу тепловой трубы по продольным трубам, а также по
капиллярным щелям, образованным наружной поверхностью продольных труб и внутрен-
ней поверхностью корпуса.
Недостатком известной плоской тепловой трубы также является низкая теплопере-
дающая способность, обусловленная взаимодействием встречных потоков пара и жидко-
сти. Другим недостатком является высокое термическое сопротивление плоской тепловой
трубы, обусловленное малой площадью теплообмена при испарении в зоне нагрева пло-
ской тепловой трубы. Площадь испарения ограничена частью описанных выше капилляр-
ных щелей, а также частью внутренней поверхности продольных труб.
Задача, которую решает представленная полезная модель, заключается в повышении
рабочих характеристик плоской тепловой трубы.
Поставленная задача решается тем, что в плоской тепловой трубе, включающей кор-
пус, в котором имеется комплект продольных труб, концы продольных труб за зоной на-
грева заглушены торцевым слоем пористого порошкового материала, имеющего
капиллярное соединение с тонким слоем пористого порошкового материала на внутрен-
ней поверхности корпуса в зоне нагрева.
Сущность полезной модели поясняется фиг. 1-3.
На фиг. 1 изображен общий вид плоской тепловой трубы. На фиг. 2 изображен попе-
речный разрез плоской тепловой трубы, проходящий через торцевой слой пористого по-
рошкового материала. На фиг. 3 изображен поперечный разрез плоской тепловой трубы,
проходящий через зону нагрева.
Плоская тепловая труба включает корпус 1 с зоной нагрева 2. В корпусе 1 имеется
комплект продольных труб 3. Продольные трубы 3 простираются на всю длину корпуса 1,
оставляя малые зазоры около торцов корпуса 1. Между зоной нагрева 2 и соответст-
вующим торцом корпуса 1 имеется торцевой слой пористого порошкового материала 4,
заглушающий концы продольных труб 3 и отделяющий внутреннее пространство про-
дольных труб 3 от внутреннего пространства корпуса 1. На теплоприемной внутренней
плоской поверхности корпуса 1 в зоне нагрева 2 имеется тонкий слой пористого порошко-
вого материала 5. Между тонким слоем пористого порошкового материала 5 и торцевым
слоем пористого порошкового материала 4 имеется капиллярное соединение, например, в
виде непосредственного контакта поровых пространств слоев 5 и 4. Часть внутреннего
пространства корпуса 1 заполнена жидким теплоносителем, пропитывающим слои порис-
того порошкового материала 4 и 5.
Плоская тепловая труба работает следующим образом. Под действием тепла, посту-
пающего к зоне нагрева 2, жидкий теплоноситель испаряется из тонкого слоя пористого
порошкового материала 5, забирая тепло в виде скрытой теплоты испарения. При этом на
поверхности тонкого слоя пористого порошкового материала 5 возникают мениски жид-
кого теплоносителя, обусловливающие создание движущего капиллярного давления в
жидком теплоносителе и перепада давления в паре. Пар по внутреннему пространству
корпуса 1 между продольных труб 3 движется в более холодную зону охлаждения пло-
ской тепловой трубы, где конденсируется, отдавая тепло. Сконденсировавшийся жидкий
теплоноситель под действием давления пара поступает в продольные трубы 3 и по ним

3. BY 10703 U 2015.06.30
3
движется в зону нагрева 2. Под действием движущего капиллярного давления жидкий те-
плоноситель впитывается в торцевой слой пористого порошкового материала 4 и, далее,
благодаря наличию капиллярного соединения - в тонкий слой пористого порошкового ма-
териала 5, замыкая испарительно-конденсационный цикл плоской тепловой трубы.
Благодаря тому, что движение потока жидкого теплоносителя из зоны охлаждения в
зону нагрева осуществляется внутри продольных труб 3, а движение потока пара из зоны
нагрева в зону охлаждения по внутреннему пространству корпуса 1 между продольных
труб 3, взаимодействие встречных потоков пара и жидкости исключено. Благодаря этому
повышается теплопередающая способность плоской тепловой трубы.
Наличие значительной площади теплообмена, а также высокий коэффициент теплоот-
дачи при испарении на развитой поверхности тонкого слоя пористого порошкового мате-
риала 5 обеспечивают низкое термическое сопротивление плоской тепловой трубы.
Фиг. 2
Фиг. 3
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.