RU2489665C1

RU2489665C1 - Noiseless heat-pipe cooling system

Info

Publication number: RU2489665C1
Application number: RU2011151420/06A
Authority: RU
Inventors: Владимир Сергеевич Ежов
Priority date: 2011-12-15
Filing date: 2011-12-15
Publication date: 2013-08-10
Also published as: RU2011151420A

Abstract

FIELD: heating.

SUBSTANCE: noiseless heat-pipe cooling system includes a heat source, a closed flat heat-pipe evaporator and a condenser, which are equipped with steam and liquids branch pipes connected to each other via a steam line and a condensate line. Inner surface of the bottom of the evaporator is covered with a wick. Outer surface of the evaporator housing opposite a heat source is covered with zigzag-shaped ribs, and inner surface is covered with a grid from porous material. The grid is connected at its ends to a wick-header adjacent to the inner surface of its side end faces and lower end face, which is connected through a condensate inlet branch pipe to a transport wick arranged in a condensate line. A capillary heat-pipe condenser-cooler represents a flat rectangular housing with longitudinal vertical through air slots, which is equipped with condensate inlet and outlet branch pipes arranged in its opposite end faces. The condenser is separated on inner side with a vertical partition wall with vertical slots, which is adjacent to end partition walls of air slots into a steam header and a working chamber. Inner surface of lower wall of the housing of the heat-pipe condenser-cooler is coated with a wick layer on which in the working chamber in cavities between side vertical walls of two adjacent air slots there arranged are condensation and cooling sections. Each of the sections consists of two vertical partition walls, between which a vertical distributing steam channel is arranged, which is interconnected with the steam header through a vertical slot. Vertical chambers of residual condensation are located between side vertical walls of two adjacent air slots and two above said vertical partition walls. Each vertical partition wall consists of several vertical perforated plates arranged with a gap relative to each other and covered with a layer of hydrophilic material or made from it, the holes in which are made in the form of horizontal conical capillaries. Capillaries are located so that small holes of conical capillaries of the previous plate are located opposite large holes of conical capillaries of the next plate. Plates of vertical partition walls with large holes of conical capillaries face the cavity of each steam chamber, and plates of vertical partition walls with small holes of conical capillaries face the cavity of each chamber of residual condensation. Inner surface of side vertical walls of vertical chambers of residual condensation is covered with a grid from porous material. All gaskets from porous hydrophilic material and grids from porous material are connected to a wick layer that in its turn is connected through the condensate outlet branch pipe to the transport wick of the condensate line.

EFFECT: invention allows improving reliability and efficiency of a noiseless heat-pipe cooling system.

10 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к теплотехнике, а именно, к теплообменной аппаратуре и может быть использовано для охлаждения различных тепловыделяющих устройств путем испарения рабочей жидкости и конденсации полученного пара без использования внешнего хладоагента.The present invention relates to heat engineering, namely, to heat exchange equipment and can be used to cool various heat-generating devices by evaporating the working fluid and condensing the resulting vapor without using an external refrigerant.

Известно охладительное устройство, содержащее замкнутый циркуляционный контур с испарителем, в котором размещен охлаждаемый объект, выполненный в форме змеевика с охлаждаемой жидкостью, и конденсатором, соединенными соответственно паропроводом и конденсатопроводом [А.с. СССР №941834, МПК F28D 15/00, 1982].A cooling device is known that contains a closed circulation circuit with an evaporator, in which a cooled object is placed, made in the form of a coil with a cooled liquid, and a condenser, respectively connected by a steam line and a condensate line [A.S. USSR No. 941834, IPC F28D 15/00, 1982].

Недостатком известного охладительного устройства является выполнение испарителя и конденсатора в виде кожухотрубчатых теплообменников, что ограничивает их удельную тепловую эффективность.A disadvantage of the known cooling device is the implementation of the evaporator and condenser in the form of shell-and-tube heat exchangers, which limits their specific thermal efficiency.

Более близким к предлагаемому изобретению является кольцевая тепловая трубка с плоским испарителем, содержащим фитиль во внутренней камере, включающая испарительную секцию, состоящую из источника тепла и закрытого контейнера (корпуса), в котором внутренняя поверхность днища покрыта капиллярной структурой (фитилем) и конденсационную секцию, которые снабжены паровыми и жидкостными патрубками, соединенными между собой транспортной секцией, состоящей из полых трубок - паропроводов и конденсатопроводов [Patent US №8016024 B2, IC1 F28D 15/00, 2011].Closer to the proposed invention is an annular heat pipe with a flat evaporator containing a wick in the inner chamber, comprising an evaporation section consisting of a heat source and a closed container (case), in which the inner surface of the bottom is covered with a capillary structure (wick) and a condensation section, which equipped with steam and liquid nozzles interconnected by a transport section consisting of hollow tubes - steam and condensate pipelines [Patent US No. 8016024 B2, IC1 F28D 15/00, 2011].

Основными недостатками известного устройства являются ограниченная площадь наружной поверхности теплообмена корпуса испарителя, сложная конструкция его внутренней камеры и испарительной поверхности, что увеличивает его гидравлическое сопротивление, снижая эффективность теплообмена с источником тепла, необходимость расположения конденсатора выше отметки расположения испарителя, для обеспечения самотечного движения рабочей жидкости в испаритель и потребность для конденсации полученного пара рабочей жидкости в конденсационной секции значительного количества охлаждающего агента, что требует наличия в системе охлаждения механизма для его подачи и перемещения, например, вентилятора для подачи наружного воздуха, является причиной постоянного шума и снижает экологическую и экономическую эффективность устройства.The main disadvantages of the known device are the limited outer surface area of the heat exchange of the evaporator body, the complex design of its inner chamber and the evaporating surface, which increases its hydraulic resistance, reducing the heat exchange efficiency with the heat source, the need for the condenser to be located above the evaporator location mark to ensure gravity flow of the working fluid in the evaporator and the need for condensation of the obtained steam of the working fluid in the condensation ktsii significant amount of cooling agent that requires the presence in the cooling system of the mechanism for its feed movement and, for example, a fan for supplying external air is a cause of constant noise and reduces the environmental and economic efficiency of the device.

Техническим результатом, на решение которого направлено предлагаемое изобретение, является упрощение конструкции, повышение надежности и эффективности работы бесшумной теплотрубной системы охлаждения.The technical result, the solution of which the present invention is directed, is to simplify the design, increase the reliability and efficiency of the silent heat pipe cooling system.

Технический результат достигается в бесшумной теплотрубной системе охлаждения, которая включает в себя источник тепла, размещенный против его теплотрубный испаритель, капиллярный теплотрубный конденсатор-охладитель, соединенные между собой паропроводами, представляющими собой полые трубопроводы и конденсатопроводами, представляющими собой трубопроводы, заполненные пористым материалом (фитилем), причем теплотрубный испаритель содержит плоский прямоугольный корпус, снабженный в его верхнем и нижнем торцах, патрубками входа конденсата и выхода пара, наружная поверхность боковых граней которого, напротив источника тепла покрыта зигзагообразными ребрами, а внутренняя поверхность покрыта решеткой из пористого материала, соединенной своими концами с фитилем-коллектором, примыкающим к внутренней поверхности его боковых и нижнего торцов, который через патрубок входа конденсата соединен с транспортным фитилем, размещенным в конденсатопроводе, а капиллярный теплотрубный конденсатор-охладитель представляет собой плоский прямоугольный корпус с продольными вертикальными сквозными воздушными щелями, снабженный, размещенными в его противоположных торцах, патрубками входа пара и выхода конденсата, разделенный внутри вертикальной перегородкой с вертикальными щелями, примыкающей к торцевым перегородкам воздушных щелей, на паровой коллектор и рабочую камеру, внутренняя поверхность нижней стенки корпуса теплотрубного конденсатора-охладителя покрыта слоем фитиля, на котором в рабочей камере в полостях между боковыми вертикальными стенками двух смежных воздушных щелей размещены секции конденсации и охлаждения, каждая из которых состоит из двух вертикальных перегородок, между которыми устроен вертикальный распределительный паровой канал, сообщающийся с паровым коллектором через вертикальную щель, а между боковыми вертикальными стенками двух смежных воздушных щелей и вышеупомянутыми двумя вертикальными перегородками расположены вертикальные камеры остаточной конденсации, каждая вертикальная перегородка представляет собой несколько вертикальных перфорированных пластин, размещенных с зазором между собой, покрытых слоем гидрофильного материала или изготовленных из него, отверстия в которых выполнены в виде горизонтальных конических капилляров, расположенных таким образом, что малые отверстия конических капилляров предыдущей пластины располагаются против больших отверстий конических капилляров последующей пластины, при этом в полость каждой паровой камеры пластины вертикальных перегородок обращены большими отверстиями конических капилляров, а в полость каждой камеры остаточной конденсации, наоборот, пластины вертикальных перегородок обращены малыми отверстиями конических капилляров, внутренняя поверхность боковых вертикальных стенок вертикальных камер полной конденсации покрыта решеткой из пористого материала, причем все прокладки пористого гидрофильного материала и решетки из пористого материала соединены со слоем фитиля, который, в свою очередь, через патрубок выхода конденсата соединен с транспортным фитилем конденсатопровода.The technical result is achieved in a silent heat pipe cooling system, which includes a heat source placed against its heat pipe evaporator, capillary heat pipe condenser-cooler, interconnected by steam pipelines, which are hollow pipelines and condensate pipelines, which are pipelines filled with porous material (wick) moreover, the heat pipe evaporator comprises a flat rectangular housing, provided in its upper and lower ends, with condensate inlet pipes steam and steam outlet, the outer surface of the side faces of which, opposite the heat source, is covered with zigzag ribs, and the inner surface is covered with a lattice of porous material connected at its ends to a wick-collector adjacent to the inner surface of its side and lower ends, which through the condensate inlet pipe connected to a transport wick located in the condensate conduit, and the capillary heatpipe condenser-cooler is a flat rectangular case with longitudinal vertically through air gaps, provided, located at its opposite ends, with steam inlet and condensate outlet pipes, divided inside by a vertical partition with vertical slots adjacent to the end walls of the air gaps, on the steam manifold and the working chamber, the inner surface of the lower wall of the heat pipe condenser the cooler is covered with a wick layer, on which in the working chamber in the cavities between the side vertical walls of two adjacent air slots condensation sections and Depositions, each of which consists of two vertical partitions, between which a vertical steam distribution channel is arranged, communicating with the steam collector through a vertical slot, and vertical residual condensation chambers are located between the side vertical walls of two adjacent air slots and the aforementioned two vertical partitions, each vertical partition represents several vertical perforated plates placed with a gap between themselves, covered with a layer of hydrophilic material or made of it, the holes in which are made in the form of horizontal conical capillaries, arranged so that the small holes of the conical capillaries of the previous plate are located against the large holes of the conical capillaries of the next plate, with the vertical partitions facing the cavity of each steam chamber of the plate conical capillaries, and in the cavity of each chamber of residual condensation, on the contrary, the plates of the vertical partitions face small holes With the growth of conical capillaries, the inner surface of the vertical side walls of the vertical condensation chambers is covered with a lattice of porous material, and all gaskets of the porous hydrophilic material and lattices of porous material are connected to the wick layer, which, in turn, is connected through the condensate outlet pipe to the condensate conduit transport wick .

На фиг.1-10 представлена предлагаемая бесшумная теплотрубная система охлаждения (БСТТСО) (на фиг.1 - принципиальная схема БСТТСО, на фиг.2, 3 - теплотрубный испаритель, на фиг.4-10 - общий вид, разрезы и узлы капиллярного теплотрубного конденсатора).Figure 1-10 shows the proposed silent heat pipe cooling system (BSTTSO) (figure 1 is a schematic diagram of BSTTS, figure 2, 3 is a heat pipe evaporator, figure 4-10 is a General view, sections and nodes of a capillary heat pipe capacitor).

Бесшумная теплотрубная система охлаждения (БСТТСО) состоит из теплотрубных испарителей И, установленных у источников тепловыделения (на фиг.1-10 не показаны), и капиллярного теплотрубного конденсатора К, соединенных между собой паропроводами П, представляющими собой полые трубопроводы и конденсатопроводами Ж, представляющими собой трубопроводы, заполненные пористым материалом - транспортным фитилем ТФ. Каждый теплотрубный испаритель И содержит плоский прямоугольный корпус 1и, снабженный, размещенными в его верхнем и нижнем торцах, патрубками входа конденсата 2и и выхода пара 3и, наружная поверхность боковых граней которого, параллельных источнику тепла (на фиг.1-10 не показан) покрыта зигзагообразными ребрами 4и, а внутренняя поверхность покрыта решеткой из пористого материала 5и, соединенной своими концами сбоку и снизу с фитилем-коллектором 6и, примыкающим, к внутренней поверхности боковых и нижнего торцов, который через патрубок входа конденсата 2и соединен с транспортным фитилем ТФ, размещенным в конденсатопроводе Ж. Капиллярный теплотрубный конденсатор К представляет собой плоский прямоугольный корпус 1к с продольными вертикальными сквозными воздушными щелями 2к, снабженный, размещенными в его противоположных торцах, патрубками входа пара 3к и выхода конденсата 4к, разделенный внутри вертикальной перегородкой 5к с вертикальными щелями 6к, примыкающей к торцам воздушных щелей 2к, на паровой коллектор 7к и рабочий блок 8к. Внутренняя поверхность нижней стенки корпуса 1 к покрыта слоем пористого материала, образующего фитиль-коллектор 9к, на котором в рабочем блоке 8к в полостях между боковыми вертикальными стенками двух смежных воздушных щелей 2к размещены секции конденсации 10к, каждая из которых состоит из двух конденсационных элементов 11к, представляющих собой вертикальные перегородки, между которыми устроен вертикальный распределительный паровой канал 12к, сообщающийся с паровым коллектором 7к через вертикальную щель 6к, а между боковыми вертикальными стенками двух смежных воздушных щелей 2к и вышеупомянутыми двумя конденсационными элементами 11к расположены вертикальные камеры остаточной конденсации 13к, при этом каждый конденсационный элемент 11к представляет собой несколько вертикальных перфорированных пластин 14к, размещенных с зазорам между собой, в которые помещены прокладки из пористого гидрофильного материала 15к, которыми также покрыта поверхность крайних вертикальных перфорированных пластин 14к, примыкающих к вертикальным камерам остаточной конденсации 13к, отверстия в вертикальных перфорированных пластинах 14к выполнены в виде горизонтальных конических капилляров 16к и размещены таким образом, что малые отверстия конических капилляров 16к предыдущей пластины 14к располагаются против больших отверстий конических капилляров 16к последующей пластины 14к, при этом в полость каждого вертикального распределительного парового канала 12к пластины 14к конденсационных элементов 11к обращены большими отверстиями конических капилляров 16к, а в полость каждой камеры остаточной конденсации 13к, наоборот, пластины 14к конденсационных элементов 11к обращены малыми отверстиями конических капилляров 16к, внутренняя поверхность боковых вертикальных стенок вертикальных камер полной конденсации 13к покрыта решеткой из пористого материала 17к, причем все прокладки пористого гидрофильного материала 15к и решетки из пористого материала 17к соединены со слоем фитиля 9к, который, в свою очередь, через патрубок выхода конденсата 4к соединен с транспортным фитилем ТФ конденсатопровода Ж.The silent heat pipe cooling system (BSTTSO) consists of heat pipe evaporators And installed at heat sources (not shown in Figs. 1-10), and a capillary heat pipe condenser K, interconnected by steam pipelines P, which are hollow pipelines and condensate pipelines Ж, which are pipelines filled with porous material - TF transport wick. Each heatpipe evaporator And contains a flat rectangular housing 1i, equipped with condensate inlet 2i and steam outlet 3i located in its upper and lower ends, the outer surface of the side faces of which parallel to the heat source (not shown in Figs. 1-10) is zigzagged ribs 4i, and the inner surface is covered with a lattice of porous material 5i, connected at its ends to the side and from the bottom with a wick-collector 6i adjacent to the inner surface of the side and lower ends, which through the inlet pipe to Ndensate 2i is connected to the TF transport wick located in the condensate line J. The capillary heat pipe condenser K is a flat rectangular housing 1k with longitudinal vertical through-air slots 2k, equipped with 3k steam inlet and 4k condensate outlet pipes located at its opposite ends, divided inside a vertical partition 5k with vertical slots 6k adjacent to the ends of the air slots 2k, on the steam manifold 7k and the working unit 8k. The inner surface of the lower wall of the housing 1 k is covered with a layer of porous material forming a wick collector 9k, on which in the working block 8k in the cavities between the side vertical walls of two adjacent air slots 2k there are condensation sections 10k, each of which consists of two condensation elements 11k, representing vertical partitions, between which a vertical steam distribution channel 12k is arranged, communicating with the steam collector 7k through a vertical slot 6k, and between the side vertical vertical adjacent residual condensation chambers 13k are arranged by the shadows of two adjacent air slots 2k and the aforementioned two condensation elements 11k, wherein each condensation element 11k is a plurality of vertical perforated plates 14k placed with gaps between them, into which gaskets of 15k porous hydrophilic material are placed, which also covered the surface of the extreme vertical perforated plates 14k adjacent to the vertical chambers of residual condensation 13k, holes in the vert steel perforated plates 14k are made in the form of horizontal conical capillaries 16k and are arranged in such a way that the small holes of the conical capillaries 16k of the previous plate 14k are located against the large holes of the conical capillaries 16k of the subsequent plate 14k, while in the cavity of each vertical steam distribution channel 12k of the plate 14k of condensation elements 11k are facing with large openings of conical capillaries 16k, and into the cavity of each chamber of residual condensation 13k, on the contrary, condense plates 14k The separation elements 11k are facing with small openings of conical capillaries 16k, the inner surface of the side vertical walls of the vertical condensation chambers 13k is covered with a lattice of porous material 17k, and all gaskets of the porous hydrophilic material 15k and lattices of porous material 17k are connected to the wick layer 9k, which, in its the turn, through the condensate outlet pipe 4k, is connected to the transport wick TF of the condensate pipeline J.

В основу работы предлагаемой БССТСО положены особенности движения жидкости (пара) в конических капиллярах, а именно: движение осуществляется от большего сечения к меньшему, при этом в широкой части капилляра происходит испарение жидкости, в узкой части капилляра - конденсация пара, свойство жидкости создавать в капиллярах капиллярное давление, которое позволяет транспортировать жидкости фитилем из зоны повышенного давления в зону пониженного давления и высокая эффективность передачи теплоты в тепловых трубах, покрытых изнутри фитилем [Лыков А.В. Тепломассообмен: (Справочник). 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергия, 1978, с.365, 366; А.с. СССР №№1537979, Мкл. F25B 1/06, 1990; В.В. Харитонов и др. Вторичные теплоэнергоресурсы и охрана окружающей среды. - Минск: Выш. школа, 1988, с.146; Тепловые трубы и теплообменники: от науки к практике. Сборник научн. тр. - М.: 1990, с.106].The basis of the proposed BSSTSO is based on the features of the movement of liquid (steam) in conical capillaries, namely: the movement is from larger to smaller sections, while in the wide part of the capillary the liquid evaporates, in the narrow part of the capillary - vapor condensation, the property of the liquid to create in the capillaries capillary pressure, which allows you to transport liquids with a wick from the zone of high pressure to the zone of low pressure and high efficiency of heat transfer in heat pipes coated with wick from the inside [Lykov A.V. Heat and mass transfer: (Reference). 2nd ed., Revised. and add. - M .: Energy, 1978, p. 365, 366; A.S. USSR No. 1537979, mkl. F25B 1/06, 1990; V.V. Kharitonov et al. Secondary heat and energy resources and environmental protection. - Minsk: Ab. school, 1988, p. 146; Heat pipes and heat exchangers: from science to practice. Collection of scientific tr - M .: 1990, p.106].

БСТТСО работает следующим образом (в качестве примера объекта охлаждения принят компьютер). Предварительно радиаторы И устанавливают у источников интенсивного тепловыделения (центрального и графического процессоров, видеокарт и пр.), капиллярный теплотрубный конденсатор встраивают в верхнюю крышку футляра компьютера (на фиг.1-10 не показан), патрубки после чего патрубки входа пара 3к и выхода конденсата 4к, входа пара 3к и выхода конденсата 4к радиаторов И и соединяют паропроводами П и конденсатопроводами Ж, выполненными из гибких трубок. Далее система заполняется теплоносителем (рабочей жидкостью), тип которого выбирают в зависимости от интенсивности тепловыделения в компьютере, средней температуры наружной среды и допустимых температур оборудования компьютера. При этом контур БСТТСО заполняется таким образом, чтобы рабочей жидкостью были заполнены поры пористого материала решеток 5 и, фитилей-коллекторов 6и радиаторов И, фитилей-коллекторов 9к, пористого материала прокладок 15к, решеток 17к капиллярного теплотрубного конденсатора К и транспортного фитиля ТФ. БСТТСО включается в работу автоматически после начала работы компьютера, как только начинает выделяться тепло Q от источников тепловыделения. Выделяющееся тепло воспринимается за счет конвекции наружной поверхностью боковых граней с зигзагообразными ребрами 4и, наличие которых увеличивает теплообменную поверхность теплотрубного испарителя И и нагревает его боковые стенки, внутренняя поверхность которых покрыта решеткой из пористого материала 5и. По мере нагрева боковой поверхности испарителя И теплом Q рабочая жидкость, находящаяся в порах решетки 5и, нагревается и поступает в ячейки между полосами пористого материала, где происходит ее испарение (полосы пористого материала решетки 5и предотвращают образование паровой пленки на внутренней поверхности испарителя И и, таким образом, интенсифицируют процесс испарения), образуется пар, создается давление Р₁, величина которого определяется свойствами рабочей жидкости и интенсивности тепловыделения. Полученный пар через патрубок выхода пара 3и удаляется из испарителя И и по паропроводу П через патрубок 3к попадает в паровой коллектор 7к капиллярного теплотрубного конденсатора К, из которого через вертикальные щели 6к и вертикальные распределительные паровые каналы 12к поступает в секции конденсации 10к рабочего блока 8к. Из вертикальных распределительных паровых каналов 12к пар поступает в большие отверстия конических капилляров 16к первых пластин 14к конденсационных элементов 11к секций конденсации 10к, в которых под действием капиллярных сил перемещается к их малым отверстиям, где происходит его частичная конденсация с выделением тепла конденсации Q_r1. Мениски образовавшейся жидкости в капиллярах 16к соприкасаются с гидрофильным пористым материалом прокладки 15к, распределяются по его порам, также благодаря капиллярным силам, откуда попадают в большие отверстия капилляров 16к следующих пластин 14к, куда также поступает несконденсировавшийся пар из предыдущих пластин 14к. В больших отверстиях конических капилляров 16к происходит частичное испарение образовавшейся жидкости в конических капиллярах 16к предыдущих пластин 14к, на которое используется тепло конденсации Q_r1 предыдущей пластины 14к и тепло самого пара, парожидкостная смесь под действием капиллярных сил перемещается к малым отверстиям конических капилляров 16к, где также происходит частичная конденсация меньшего количества пара с выделением уже меньшего количества тепла Q_r2. Образовавшееся жидкость, как и в первой пластине 16к распределяется в порах прокладки из гидрофильного материала 15к следующих пластин 14к, смешивается с несконденсировавшимся паром, поступающим из конических капилляров 16к предыдущих пластин 14к и процесс повторяется аналогично вышеописанному во всех последующих пластинах 14к. При этом, по мере перемещения парожидкостной смеси в конденсационном элементе 11 к от одной пластины 14к к другой, влагосодержание ее увеличивается за счет уноса части конденсата с паром, а другая часть полученного конденсата остается в пористом материале прокладок 15к. Несконденсировавшийся пар из конических капилляров 16к последней пластины 14к конденсационного элемента 11к попадает в вертикальную камеру остаточной конденсации 13к, в которой происходит окончательная конденсация пара на внутренней поверхности боковых вертикальных стенок воздушных щелей 2к за счет его охлаждения через стенку потоком воздуха, проходящим через щели 2к, и поглощение полученного конденсата пористым материалом решетки 17к. Образовавшийся конденсат из прокладок 15к и решеток 17к под действием капиллярных сил поступает в фитиль-коллектор 9к, откуда удаляется из конденсатора К через патрубок 4к по конденсатопроводу Ж, заполненному транспортным фитилем ТФ, и через патрубок 3и поступает в фитиль-коллектор 6и испарителя И, в котором происходит вышеописанный процесс приема тепла от источника тепловыделения.BSTTSO works as follows (a computer is adopted as an example of a cooling object). Previously, radiators And are installed at sources of intense heat (central and graphic processors, video cards, etc.), a capillary heatpipe capacitor is built into the top cover of the computer case (not shown in Figs. 1-10), pipes after which the steam inlet 3k and condensate outlet pipes 4k, steam input 3k and condensate output 4k of the radiators And and are connected by steam pipelines P and condensate pipelines W made of flexible tubes. Next, the system is filled with a coolant (working fluid), the type of which is selected depending on the intensity of heat in the computer, the average temperature of the external environment and the permissible temperature of the computer equipment. In this case, the BSTTSO circuit is filled in such a way that the pores of the porous material of the gratings 5 and, wicks-collectors 6i of radiators I, wicks-collectors 9k, porous material of gaskets 15k, gratings 17k of the capillary heat pipe condenser K and transport wick TF are filled with working fluid. BSTTSO joins in work automatically after the computer starts to work, as soon as heat Q begins to be emitted from heat sources. The heat generated is perceived due to convection by the outer surface of the side faces with zigzag ribs 4i, the presence of which increases the heat transfer surface of the heat pipe evaporator And and heats its side walls, the inner surface of which is covered with a lattice of porous material 5i. As the side surface of the evaporator AND is heated by heat Q, the working fluid located in the pores of the grating 5i is heated and enters the cells between the strips of the porous material where it evaporates (the strips of the porous material of the grating 5i prevent the formation of a vapor film on the inner surface of the evaporator And, and so thus, intensify the evaporation process), steam is formed, pressure P _{1 is created} , the value of which is determined by the properties of the working fluid and the intensity of heat generation. The steam obtained through the steam outlet pipe 3i is removed from the evaporator And and through the steam pipe П through the pipe 3k it enters the steam collector 7k of the capillary heat pipe condenser K, from which through the vertical slots 6k and the vertical distribution steam channels 12k it enters the condensation section 10k of the working unit 8k. From the vertical steam distribution channels 12k, the steam enters the large openings of the conical capillaries 16k of the first plates 14k of the condensation elements 11k of the condensation sections 10k, in which, under the action of capillary forces, it moves to their small holes, where it partially condenses with the release of condensation heat Q _r1 . The menisci of the formed liquid in the capillaries 16k are in contact with the hydrophilic porous material of the gasket 15k, distributed over its pores, also due to capillary forces, from where they enter the large openings of the capillaries 16k of the following plates 14k, where non-condensed vapor from the previous plates 14k also flows. In the large openings of the conical capillaries 16k, partial evaporation of the formed liquid occurs in the conical capillaries 16k of the previous plates 14k, which uses the condensation heat Q _{r1 of the} previous plate 14k and the heat of the vapor itself, the vapor-liquid mixture moves under the action of capillary forces to the small openings of the conical capillaries 16k, where also partial condensation of a smaller amount of steam occurs with the release of an already smaller amount of heat Q _r2 . The liquid formed, as in the first plate 16k, is distributed in the pores of the hydrophilic material pad 15k of the next plates 14k, is mixed with non-condensing vapor coming from the conical capillaries 16k of the previous plates 14k and the process is repeated similarly to the above described in all subsequent plates 14k. Moreover, as the vapor-liquid mixture moves in the condensation element 11 to from one plate 14k to another, its moisture content increases due to the ablation of a part of the condensate with steam, and the other part of the condensate obtained remains in the porous material of the 15k gaskets. The non-condensing vapor from the conical capillaries 16k of the last plate 14k of the condensation element 11k enters the vertical chamber of residual condensation 13k, in which the final condensation of the vapor occurs on the inner surface of the side vertical walls of the air slots 2k due to its cooling through the wall with an air stream passing through the 2k slots, and absorption of the condensate obtained by the porous material of the lattice 17k. The condensate formed from the gaskets 15k and the gratings 17k under the action of capillary forces enters the wick 9k, from where it is removed from the condenser K through the 4k pipe through the condensate line W filled with the transport wick TF, and through the 3i pipe enters the wick collector 6i of the evaporator And, in which occurs the above process of receiving heat from a heat source.

Узловым аппаратом, обеспечивающим эффективную работу БСТТСО является капиллярный теплотрубный конденсатор К. Количество пластин 14к в одном конденсационном элементе 11к принимают таким, чтобы обеспечить конденсацию большей части пара, поступившего в конические капилляры 16к первых по его ходу пластин 14к. Ширина зазора между пластинами 14к и материал прокладки 15к зависят от свойств рабочей жидкости и определяются опытным путем.The nodal apparatus that ensures the effective operation of BSTTSO is a capillary heat pipe condenser K. The number of plates 14k in one condensation element 11k is taken so as to ensure condensation of most of the steam entering the conical capillaries 16k of the first 14k plates along its course. The width of the gap between the plates 14k and the gasket material 15k depend on the properties of the working fluid and are determined empirically.

Количество конденсата, транспортируемого с паром по коническим капиллярам 16к пластин 14к в секциях конденсации 10к капиллярного теплотрубного конденсатора К увеличивается по мере перемещения от одной пластины 14к к другой, а количество пара, соответственно, уменьшается. Аналогично этому количество тепла конденсации Q_ri также уменьшается по мере перемещения парожидкостной смеси от одной пластины 14к к другой, так как энергия большей части этого тепла тратится на распределение жидкости в порах гидрофильной прокладки 15к, пластин 14к, аналогичное образованию ее свободной поверхности, капиллярных сил, взаимное фазовое превращение и преодоление сил трения при перемещении парожидкостной смеси по капиллярам 16к, в связи с чем предлагаемая конструкция капиллярного конденсатора позволяет проводить процесс конденсации большей части пара без использования внешнего хладоагента. Для конденсации остаточного несконденсировавшегося пара в камерах остаточной конденсации 13 к на выходе из конденсационных элементов 11 к достаточно воздуха перемещающегося за счет свободной конвекции через воздушные щели 2к капиллярного теплотрубного конденсатора К.The amount of condensate transported with steam through the conical capillaries 16k of the plates 14k in the condensation sections 10k of the capillary heat pipe condenser K increases as you move from one plate 14k to another, and the amount of steam decreases accordingly. Similarly, the amount of condensation heat Q _ri also decreases as the vapor-liquid mixture moves from one plate 14k to another, since the energy of most of this heat is spent on the distribution of fluid in the pores of the hydrophilic strip 15k, plates 14k, similar to the formation of its free surface, capillary forces, mutual phase transformation and overcoming of friction when moving the vapor-liquid mixture through the capillaries 16k, and therefore the proposed design of the capillary capacitor allows the process sation mostly steam without use of an external refrigerant. For condensation of the residual non-condensable vapor in the residual condensation chambers 13 k at the outlet of the condensation elements 11 k, enough air moving due to free convection through the air slots 2k of the capillary heat pipe condenser K.

При этом в предлагаемой БСТТСО функцию насоса выполняют фитили-коллекторы 6и, 9к и транспортный фитиль ТФ, а функцию компрессора и дросселя - капиллярный теплотрубный конденсатор КMoreover, in the proposed BSTTSO, the pump function is performed by 6i, 9k wicks and TF transport wick, and the compressor and throttle function is a capillary heat pipe condenser K

Таким образом предлагаемая БСТТСО без вентилятора, компрессора, насоса и дросселя позволяет проводить процесс охлаждения, например, источников тепловыделения в компьютере, без затраты электроэнергии и бесшумно, что обеспечивает эффективную, комфортную и надежную работу его тепловыделяющего оборудования.Thus, the proposed BSTTSO without a fan, compressor, pump and throttle allows for the cooling process, for example, heat sources in a computer, without energy consumption and noiselessly, which ensures efficient, comfortable and reliable operation of its heat-generating equipment.

Claims

Silent heatpipe cooling system, including a heat source and a closed flat heatpipe evaporator, in which the inner surface of the bottom is covered with a wick, and a condenser equipped with steam and liquid nozzles interconnected by a steam pipe and a condensate pipe, characterized in that in the heat pipe evaporator the outer surface of the housing opposite the source heat is covered with zigzag ribs, and the inner surface is covered with a lattice of porous material, connected at its ends with a wick a torus adjacent to the inner surface of its lateral and lower ends, which is connected through a condensate inlet pipe to a transport wick located in the condensate conduit, and the capillary heatpipe condenser-cooler is a flat rectangular housing with longitudinal vertical through air slots, equipped with placed in its opposite ends steam inlet and condensate outlet nozzles, divided inside by a vertical partition with vertical slots adjacent to the end partitions air gaps, on the steam manifold and the working chamber, the inner surface of the lower wall of the shell of the heat pipe condenser-cooler is covered with a wick layer on which condensation and cooling sections are placed in the working chamber in the cavities between the side vertical walls of two adjacent air slots, each of which consists of two vertical partitions, between which a vertical steam distribution channel is arranged, communicating with the steam collector through a vertical slot, and between the lateral vertical walls vertical adjacent residual condensation chambers are located by the adjacent two air gaps and the aforementioned two vertical partitions, each vertical partition consists of several vertical perforated plates placed with a gap between each other, covered with a layer of hydrophilic material or made of it, the openings in which are made in the form of horizontal conical capillaries arranged so that the small holes of the conical capillaries of the previous plate are located against large of the conical capillary versts of the subsequent plate, while the vertical baffle plates in the cavity of each steam chamber face with large conical capillary holes and the residual condensation chamber in each cavity chamber, on the contrary, the vertical baffle plates inverted with small conical capillary holes, the inner surface of the side vertical walls of the vertical residual condensation chambers covered with a lattice of porous material, all gaskets of a porous hydrophilic material and lattices of porous ma Methods and material connected to the wick layer, which in turn, through the condensate outlet pipe connected to the condensate transport wick.