×
02.10.2019
219.017.cf5d

Теплотрубная матрешка

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002700811
Дата охранного документа
23.09.2019
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к энергомашиностроению и может быть использовано для транспортировки тепловой энергии по тепловым трубам. Теплотрубная матрешка включает в себя n тепловых труб, вставленных друг в друга, каждая из которых состоит из цилиндрического корпуса, заглушенного с одного торца стенкой и прикрытого с другого торца периферийным кольцом, внутренняя поверхность корпуса каждой тепловой трубы покрыта слоем фитиля, частично заполненного рабочей жидкостью, покрытого, в свою очередь, цилиндрической обечайкой диаметром, меньшим, чем наружный диаметр периферийного кольца, на величину 2Δ с созданием у торцов кольцевых зазоров шириной Δ каждый, образуя испарительный, транспортный и конденсационный участки, причем торцевые стенки всех тепловых труб размещены на расстоянии Δ друг от друга, несколько большим, чем Δ, каждая тепловая труба имеет одинаковую длину, диаметр наружных стенок меньше диаметра обечайки предыдущей теплой трубы на величину 2Δ, причем последняя тепловая труба вместо периферийного кольца закрыта глухой торцевой стенкой, а открытый торец цилиндрического корпуса первой тепловой трубы снабжен откидной крышкой, закрывающей его в сложенном состоянии. Технический результат – увеличение расстояния передачи тепловой энергии, повышение эффективности теплопередачи. 9 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Предлагаемое изобретение относится к энергомашиностроению и может быть использовано для транспортировки тепловой энергии по тепловым трубам.

Известна тепловая труба космического аппарата, содержащая корпус, имеющий испарительный, транспортный и конденсационный участки, причем фитиль тепловой трубы выполнен в виде продольных канавок на внутренней поверхности корпуса, а доза теплоносителя, заправленного во внутреннюю полость корпуса, выбрана из условия, учитывающего возможные ежегодные утечки теплоносителя из внутренней полости корпуса и погрешность заправки. Кроме того, это условие учитывает максимальное и минимальное значения доз теплоносителя при перепаде температур между участками испарения и конденсации ТТ, не превышающем минимально допустимого. [Патент РФ №2353881, МПК F28D 15/04, B64G 1/50, 2009].

К основным недостаткам известной тепловой трубы космического аппарата относятся малое расстояние передачи тепловой энергии от источника к потребителю, ограниченное длиной трубы, выполнение транспортного участка в виде продольных канавок на внутренней поверхности трубы и непосредственный контакт пара с конденсатом в канавках, что снижает эффективность известного устройства.

Более близкой к предлагаемому изобретению является тепловая труба, содержащая, обогреваемый в зоне испарения и охлаждаемый в зоне конденсации герметичный корпус, внутри которого у внутренней стенки корпуса установлена капиллярная структура, по крайней мере, часть которой в исходном состоянии заполнена рабочим телом [Патент РФ №2208209, МПК F28D 15/04, 2003].

К основным недостаткам известной тепловой трубы относятся малое расстояние передачи тепловой энергии от источника к потребителю, ограниченное длиной трубы и непосредственный контакт пара с фитилем по всей длине транспортного участка, что снижает эффективность известного устройства.

Задача, решаемая изобретением, является повышение эффективности теплотрубной матрешки.

Технический результат достигается тем, что теплотрубная матрешка включает в себя n тепловых труб, вставленных друг в друга, каждая из которых состоит из цилиндрического корпуса, заглушенного с одного торца стенкой и прикрытого с другого торца периферийным кольцом, внутренняя поверхность корпуса каждой тепловой трубы покрыта слоем фитиля, частично заполненного рабочей жидкостью, покрытого, в свою очередь, цилиндрической обечайкой, диаметром меньшим, чем наружный диаметр периферийного кольца, на величину 2Δ1 с созданием у торцов кольцевых зазоров шириной Δ2 каждый, образуя испарительный, транспортный и конденсационный участки, причем торцевые стенки всех тепловых труб размешены на расстоянии Δ3 друг от друга, несколько большим, чем Δ2, каждая тепловая труба имеет одинаковую длину, диаметр наружных стенок меньше диаметра обечайки предыдущей теплой трубы на величину 2Δ1, причем последняя тепловая труба вместо периферийного кольца закрыта глухой торцевой стенкой, а открытый торец цилиндрического корпуса первой тепловой трубы снабжен откидной крышкой, закрывающей его в сложенном состоянии.

В основе работы предлагаемой теплотрубной матрешки лежит высокая эффективность передачи теплоты в тепловых трубах, обусловленная высокими значениями коэффициента теплопередачи в процессах испарения и конденсации [А.Н. Плановский, П.И. Николаев. Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии. - М.: Химия, 1987, с. 146], которые делятся на три участка: зона испарения (подвода теплоты), адиабатная зона (переноса теплоты) и зона конденсации (отвода теплоты), покрытых изнутри фитилем и частично заполненных рабочей жидкостью-переносчиком теплоты, в качестве которой используются вода, спирты, хладоны, жидкие металлы т. д. При этом, в зависимости от конструкции, тепловая труба при передаче теплоты позволяет увеличивать или уменьшать плотность передаваемого теплового потока [В.В. Харитонов и др. Вторичные теплоэнергоресурсы и охрана окружающей среды. - Минск: Выш. школа, 1988, с. 106].

На фиг. 1 представлен общий вид теплотрубной матрешки (ТТМ), на фиг. (2-7) - основные узлы и разрез ТТМ, на фиг. 8, 9 - развернутая (рабочее состояние) ТТМ при работе в двух режимах: 1) увеличенная плотность теплового потока; 2) уменьшенная плотность теплового потока.

Теплотрубная матрешка (ТТМ) включает n тепловых труб, вставленных друг в друга, наружная (первая) тепловая труба, состоит из цилиндрического корпуса 11, заглушенного с одного торца стенкой 21 и прикрытого с другого торца периферийным кольцом 31, внутренняя поверхность корпуса 11 покрыта слоем фитиля 41, частично заполненного рабочей жидкостью, покрытого, в свою очередь, цилиндрической обечайкой 51, диаметром меньшим, чем наружный диаметр периферийного кольца 31, на величину 2Δ1 с созданием у торцов кольцевых зазоров 61, 71 шириной Δ2 каждый, образуя испарительный 81, транспортный 91 и конденсационный 101 участки первой тепловой трубы, внутрь цилиндрической обечайки 51 на расстоянии Δ3 от торцевых стенок 2i несколько большим, чем Δ2 помещены последующие тепловые трубы ТТМ, устроенные аналогично I-й ступени, одинаковой длины, но меньших диаметром, диаметр наружных стенок 2i которых меньше диаметра обечайки 5i на величину 2Δ1, причем n-я (последняя) тепловая труба вместо периферийного кольца 3i закрыта глухой торцевой стенкой 11, а открытый торец цилиндрического корпуса 11 первой тепловой трубы ТТМ снабжен откидной крышкой 12, закрывающей его в нерабочем (сложенном) состоянии.

ТТМ работает следующим образом. Предварительно, перед началом работы из полостей n тепловых труб ТТМ (n - количество тепловых труб, зависит от рода тепловой жидкости, требуемой плотности теплового потока и расстояния, на которое требуется передать тепло) удаляют воздух и закачивают рабочую жидкость, которую выбирают в зависимости от температурного потенциала холодной и горячей сред и расстояния, на которое нужно передать тепло (штуцера для удаления воздуха и подачи рабочей жидкости на фиг. 1-9 не показаны), в количестве достаточном для заполнения объема пор фитилей 4i. При передаче повышенной плотности теплового потока (фиг. 8) корпус 11 ТТМ устанавливают по направлению передачи требуемой плотности теплового потока таким образом, чтобы торцевая стенка 21 контактировала с горячей средой (источником тепла), а торцевая стенка 10 n-й тепловой трубы контактировала с холодной средой (потребителем), после чего откидывают крышку 12.

В результате нагрева поверхности стенки 21, на ее противоположной поверхности происходит испарение рабочей жидкости, поступающей из фитиля 41 и в полости между ней и стенкой 22 собирается пар, температура и давление которого повышаются до величин t1 и Р1, после чего, в результате воздействия этого давления и температуры на поверхность стенки 22, которая одновременно нагревается, 2-я тепловая труба начинает двигаться подобно поршню в цилиндре, который образует цилиндрическая обечайка 51, до периферийного кольца 31 к кромке которого прижимаются кромки стенки 22. По окончании движения 2-й тепловой трубы на поверхности стенки 22 происходит испарение рабочей жидкости, поступающей из фитиля 42 и в полости между ней и стенкой 23 собирается пар, температура которого повышается до t1, а давление повышается до величины Р2, после чего, в результате воздействия этих температуры и давления на поверхность стенки 23, которая одновременно нагревается, начинает перемещаться 3-я тепловая труба, в которой происходят процессы аналогичные вышеописанному. Последняя, n-я тепловая труба при перемещении до конца, в отличие от предыдущих тепловых труб, наружной поверхностью стенки 2n контактирует непосредственно с холодной средой (потребителем тепла), передавая ей тепло повышенной плотности теплового потока (превышение плотности теплового потока можно приближенно оценить, отношением площадей 21/2n). При этом, в результате механических и тепловых потерь при испарении и транспортировке рабочей жидкости, сжатие и транспортировке пара и его конденсации, величина конечных температуры и давления пара tn и Pn в последней n-й тепловой трубе меньше чем в первой (температуры и давления в тепловых трубах зависят от температуры источника теплоты, потребностей потребителя, характера рабочей жидкости и определяются расчетно-экспериментальным путем).

При передаче пониженной плотности теплового потока (фиг. 9) корпус 11 ТТМ устанавливают по направлению передачи требуемой плотности теплового потока таким образом, чтобы торцевая стенка 21 контактировала с холодной средой (потребителем), а торцевая стенка 10 n-й тепловой трубы контактировала с горячей средой (источником тепла), после чего откидывают крышку 12.

В результате нагрева поверхности стенки 11 на ее противоположной поверхности происходит испарение рабочей жидкости, поступающей из фитиля 4n и в полости n-й тепловой трубы собирается пар, температура которого повышается до tn, а давление повышается до величины Pn, после чего, в результате воздействия этого давления и температуры на поверхность стенки 2n, которая одновременно нагревается, начинает двигаться (n-1)-я тепловая труба подобно поршню в цилиндре, который образует цилиндрическая обечайка 5(n-2), упираясь кромкой периферийного кольца 3(n-1) к кромке стенки 22. По окончании движения (n-1)-й тепловой трубы на поверхности стенки 2n-2 происходит испарение рабочей жидкости, поступающей из фитиля 42 и в полости между ней и стенкой 2n-3 собирается пар, температура и давление которого повышаются и дальнейшие процессы происходят аналогично вышеописанному, в результате чего в первой тепловой трубе температура и давление пара повышаются до t1. Последняя, в данном случае, первая тепловая труба при перемещении до конца, в отличие от предыдущих тепловых труб, наружной поверхностью стенки 21 контактирует непосредственно с холодной средой (потребителем тепла), передавая ей тепло пониженной плотности теплового потока (понижение плотности теплового потока можно приближенно оценить, отношением площадей 2n/21).

При этом, в результате механических и тепловых потерь при испарении и транспортировке рабочей жидкости, сжатии и транспортировки пара и его конденсации, величина конечных температуры и давления пара t1 и Р1 в последней (первой) тепловой трубе меньше чем в n-й тепловой трубе (температуры и давления в тепловых трубах зависят от температуры источника теплоты, потребностей потребителя, рабочей жидкости и определяются расчетно-экспериментальным путем). В зависимости от параметров источника тепла и требуемых характеристик тепла для потребителя в тепловых трубах ТТМ могут использоваться разные рабочие жидкости.

Таким образом, предлагаемая теплотрубная матрешка обеспечивает надежное и эффективное перемещение тепловой энергии на расстояние, значительно превышающее длину одной тепловой трубы с одновременным изменением плотности теплового потока.

Теплотрубная матрешка, включающая тепловую трубу, внутренняя поверхность корпуса которой покрыта слоем фитиля, частично заполненного рабочей жидкостью, образуя испарительный, транспортный и конденсационный участки, отличающаяся тем, что n тепловых труб вставлены друг в друга, каждая тепловая труба состоит из цилиндрического корпуса, заглушенного с одного торца стенкой и прикрытого с другого торца периферийным кольцом, слой фитиля покрыт цилиндрической обечайкой диаметром, меньшим, чем наружный диаметр периферийного кольца, на величину 2Δ с созданием у торцов фитиля кольцевых зазоров шириной Δ каждый, причем торцевые стенки всех тепловых труб размещены на расстоянии Δ друг от друга, несколько большим, чем Δ, каждая тепловая труба имеет одинаковую длину, диаметр наружных стенок меньше диаметра обечайки предыдущей теплой трубы на величину 2Δ, последняя тепловая труба вместо периферийного кольца закрыта глухой торцевой стенкой, а открытый торец цилиндрического корпуса первой тепловой трубы снабжен откидной крышкой, закрывающей его в сложенном состоянии.
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 320.
20.09.2015
№216.013.7ce6

Способ токарной обработки профильного вала с раздельным съемом припуска при формообразовании его конической части

Способ токарной обработки включает подачу заготовки и вращение резцовых блоков, расположенных симметрично относительно оси обрабатываемой заготовки профильного вала с конической частью. При этом обработку осуществляют черновыми и чистовыми резцовыми блоками с ножами посредством закрепленных на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002563571
Дата охранного документа: 20.09.2015
20.09.2015
№216.013.7d0c

Способ получения заготовок из порошковой быстрорежущей стали

Изобретение относится к порошковой металлургии. Заготовки из порошковой быстрорежущей стали, полученной электроэрозионным диспергированием отходов быстрорежущей стали марки Р6М5 в дистиллированной воде, получают путем горячего прессования порошка с пропусканием высокоамперного тока в вакууме в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002563609
Дата охранного документа: 20.09.2015
27.09.2015
№216.013.7fbb

Устройство для гранулирования удобрений

Изобретение относится к сельскому и лесному хозяйству, а именно к производству гранулированного удобрения преимущественно из отходов производства, например дефеката сахарных заводов или смеси дефеката и чернозема, смываемого с корнеплодов свеклы. Технической задачей изобретения является...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002564296
Дата охранного документа: 27.09.2015
10.10.2015
№216.013.8075

Форсунка для горелки

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в мазутных и газомазутных горелках теплогенерирующих установок для уменьшения расхода топлива и загрязнения окружающей атмосферы его несгоревшими остатками. Форсунка для горелки содержит цилиндрический корпус, днище которого выполнено...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002564482
Дата охранного документа: 10.10.2015
10.10.2015
№216.013.8076

Мультитеплотрубная паротурбинная установка с капиллярным конденсатором

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для утилизации вторичных тепловых энергоресурсов и низкопотенциальной тепловой энергии природных источников, а именно для трансформации тепловой энергии в механическую. Мультитеплотрубная паротурбинная установка с капиллярным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002564483
Дата охранного документа: 10.10.2015
10.11.2015
№216.013.8bc1

Способ получения формиата цинка

Изобретение относится к технологии получения карбоксилатов цинка и может быть использовано в различных областях химической практики, при проведении научных исследований и в аналитическом контроле. Способ получения формиата цинка осуществляют путем прямого взаимодействия металла с окислителем и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002567384
Дата охранного документа: 10.11.2015
10.11.2015
№216.013.8dc2

Способ получения пектина из растительного сырья

Изобретение относится к пищевой промышленности. Способ получения пектина из растительного сырья включает операции гидролиза соляной кислотой и экстракцию пектиновых веществ из растительного сырья. Причем процессы гидролиза и экстракции проводят с применением полигармонического вибрационного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002567897
Дата охранного документа: 10.11.2015
10.11.2015
№216.013.8ddb

Кожухотрубный капиллярный конденсатор

Изобретение относится к теплообменной аппаратуре и может быть использовано для конденсации отработанного пара без использования хладоагента. В кожухотрубном капиллярном конденсаторе под верхней крышкой размещена трубная решетка, в отверстия которой вставлены вертикальные перфорированные трубы,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002567922
Дата охранного документа: 10.11.2015
10.11.2015
№216.013.8df1

Ползающий мобильный робот

Изобретение относится к робототехнике и может найти применение в отраслях деятельности, связанных с риском для здоровья или жизни человека, в агрессивных средах, где необходимо применение многофункциональных, дистанционно управляемых робототехнических мобильных устройств. Робот состоит из трех...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002567944
Дата охранного документа: 10.11.2015
20.11.2015
№216.013.9233

Мостовой измеритель параметров двухполюсников

Изобретение относится к промышленной электронике, автоматике, информационно-измерительной технике и может быть использовано для контроля и определения параметров двухполюсников. Мостовой измеритель параметров двухполюсников содержит последовательно соединенные генератор питающих импульсов,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002569043
Дата охранного документа: 20.11.2015
Показаны записи 1-10 из 128.
20.08.2014
№216.012.eb1f

Устройство для капиллярной конденсации отработавшего пара турбин

Изобретение относится к энергетике. Устройство для капиллярной конденсации отработавшего пара турбины, содержащее конденсатор первой ступени, соединенный паропроводом отработавшего пара с турбиной, паропроводом остаточного пара и конденсатопроводом с рабочим насосом через мультиступенчатый...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002525999
Дата охранного документа: 20.08.2014
20.11.2014
№216.013.08f9

Оконный стеклоблок-электрогенератор

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при изготовлении оконных ограждений. Оконный стеклоблок-электрогенератор содержит первое наружное и второе внутреннее стекла, имеющие внутреннюю и внешнюю поверхности с кромочным участком, раму, состоящую из полого профиля, между...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002533698
Дата охранного документа: 20.11.2014
27.12.2014
№216.013.14cd

Комплексное устройство для очистки выхлопных газов судового двигателя

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению и, в частности, к устройствам для очистки выхлопных газов судовых двигателей. Техническим результатом, на решение которого направлено предлагаемое изобретение, является повышение эффективности комплексного устройства для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002536749
Дата охранного документа: 27.12.2014
10.01.2015
№216.013.191e

Комплексный способ и устройство для очистки и утилизации дымовых газов с конверсией диоксида углерода в кислород

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в процессах очистки и утилизации дымовых газов теплоэнергетических установок ТЭС для снижения парникового эффекта окружающей атмосферы. Комплексный способ очистки и утилизации дымовых газов с конверсией диоксида углерода в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002537858
Дата охранного документа: 10.01.2015
10.01.2015
№216.013.192d

Электрогенерирующее покрывало

Изобретение относится к многослойным изделиям и может быть использовано при изготовлении гибких теплоизолирующих покрытий для объектов, излучающих тепловую энергию, с целью ее утилизации для получения электрической энергии. Электрогенерирующее покрывало, содержащее гибкий лист, состоящий из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002537873
Дата охранного документа: 10.01.2015
10.01.2015
№216.013.1992

Капиллярный электростатический конденсатор-электрогенератор

Изобретение относится к энергомашиностроению, к теплообменной аппаратуре и может быть использовано для конденсации отработанного пара без использования хладоагента с трансформацией части тепловой энергии в электрическую. Технический результат состоит в повышении эффективности....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002537974
Дата охранного документа: 10.01.2015
20.02.2015
№216.013.27b5

Вентиляторная градирня

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано при воздушном охлаждении оборотной воды ТЭЦ, АЭС и промышленных предприятий. Вентиляторная градирня содержит прямоугольный в поперечном сечении корпус с воздуховходными окнами в его нижней части, установленный на водосборном...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002541622
Дата охранного документа: 20.02.2015
20.02.2015
№216.013.2866

Теплоэлектрический генератор для индивидуального энергоснабжения

Изобретение относится к теплоэлектроэнергетике и может быть использовано для получения тепловой и электрической энергии в индивидуальных домах и квартирах. Сущность изобретения в том, что теплоэлектрический генератор для индивидуального энергоснабжения содержит подключенные друг к другу...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002541799
Дата охранного документа: 20.02.2015
20.03.2015
№216.013.3281

Газораспределительная станция

Изобретение относится к газовой технике, в частности к газораспределительным станциям (далее ГРС) для снижения давления газа в газопроводе. ГРС содержит блок управления, технологический блок с газопроводом высокого и низкого давления, емкость сбора конденсата, соединенную с газопроводом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002544404
Дата охранного документа: 20.03.2015
20.03.2015
№216.013.3482

Насадка для регенеративного роторного воздухоподогревателя

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в процессах охлаждения дымовых газов, получаемых при сжигании серосодержащих топлив, до температуры ниже точки росы в регенеративных роторных воздухоподогревателях. Техническим результатом изобретения является увеличение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002544917
Дата охранного документа: 20.03.2015
+ добавить свой РИД