Патент на полезную модель Республики Беларусь

1. (19) BY (11) 10706
(13) U
(46) 2015.06.30
(51) МПК
ОПИСАНИЕ
ПОЛЕЗНОЙ
МОДЕЛИ К
ПАТЕНТУ
(12)
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
F 28D 15/00 (2006.01)
(54) КОНДЕНСАТОР ТЕПЛОВОЙ ТРУБЫ
(21) Номер заявки: u 20140461
(22) 2014.12.17
(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)
1. Конденсатор тепловой трубы, включающий корпус и лиофильную пористую капил-
лярную структуру на внутренней поверхности корпуса, отличающийся тем, что лио-
фильная пористая капиллярная структура сформирована в виде отдельных продольных
объемных элементов, между которыми расположены продольные полосы лиофобной
внутренней поверхности корпуса.
2. Конденсатор тепловой трубы по п. 1, отличающийся тем, что поперечный размер
продольных полос лиофобной внутренней поверхности корпуса составляет (0,5…1) от ка-
пиллярной постоянной жидкого теплоносителя тепловой трубы.
(56)
1. Патент КНР 102022936, МПК F 28D 15/02, 2012.
2. McGlen R., Kew P., Reay D. Heat Pipes: Theory, Design and Applications, 6th Edition. -
Butterworth-Heinemann, 2013. - 288 p.
BY10706U2015.06.30

2. BY 10706 U 2015.06.30
2
Полезная модель относится к теплотехнике.
Известен конденсатор тепловой трубы, расположенный в верхней части тепловой тру-
бы и включающий корпус с лиофобной внутренней поверхностью [1]. Поскольку жидкий
теплоноситель тепловой трубы не смачивает лиофобную внутреннюю поверхность кон-
денсатора, в верхней части конденсатора реализуется капельная конденсация парообраз-
ного 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 теплоотда-
чи 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 фа-
зового перехода в конденсаторе остается высоким.
В качестве прототипа выбран конденсатор тепловой трубы, включающий корпус, на
внутренней поверхности которого расположена лиофильная пористая капиллярная структу-
ра [2]. 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 кон-
денсатора тепловой трубы является низкая интенсивность теплообмена при конденсации
теплоносителя, обусловленная пленочным механизмом конденсации на поверхности лио-
фильной пористой капиллярной структуры и являющаяся причиной высокого термическо-
го сопротивления тепловой трубы.
Задача, которую решает предлагаемая полезная модель, заключается в снижении тер-
мического сопротивления тепловой трубы.
Поставленная задача реализуется тем, что в конденсаторе тепловой трубы, включаю-
щем корпус и лиофильную пористую капиллярную структуру на внутренней поверхности
корпуса, лиофильная пористая капиллярная структура сформирована 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 постоян-
ной жидкого теплоносителя тепловой трубы.
Сущность полезной модели поясняется фигурой, на которой изображено поперечное
сечение предлагаемого конденсатора тепловой трубы.
Конденсатор тепловой трубы включает корпус 1, на внутренней поверхности которого
в виде отдельных продольных объемных элементов сформирована лиофильная пористая
капиллярная структура 2. Между продольными объемными элементами лиофильной по-
ристой капиллярной структуры 2 расположены оставшиеся свободными продольные по-
лосы 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
g
2
a
ρ
σ
= ,
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 теплопроводно-
сти 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 лио-
фобной поверхности продольных полос 3. Вследствие лиофобности поверхности про-

3. BY 10706 U 2015.06.30
3
дольных 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 со-
противление тепловой трубы. Капли конденсата, образующиеся на лиофобности поверх-
ности продольных полос 3, увеличиваются в размере, во-первых, вследствие собственно
процесса конденсации пара, во-вторых, вследствие коалесценции. Благодаря тому, что по-
перечный размер продольных полос 3 лиофобной внутренней поверхности корпуса со-
ставляет (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 сни-
жению термического сопротивления тепловой трубы.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.