4.Конструкции радиаторов для испарительных систем охлаждения

Проблемы испарительного охлаждения дали толчок развитию изобретательства в этой области.

После ряда исследований был открыт эффект вапотрона, заключающийся в спонтанной стабилизации градиента температуры в неизотермической стенке, помещенной в кипящую жидкость. Именно поэтому многие изобретения направлены на совершенствование конструкции оребрения, призванного обеспечить непрерывность градиента и эффективную передачу тепла к кипящей воде даже при перегревах выше критических.

Устройства, разработанные известным французским изобретателем Шарлем Бертере, отличаются тем, что поверхность испарения снабжена массивными ребрами, или выступами, на которых жидкостная пленка непрерывно обновляется во всех точках поверхности. Выступы по вертикали могут быть совмещены либо расположены в шахматном порядке. Высота выступов должна быть такова, чтобы их вершины оставались погруженными в неиспаряющуюся жидкость даже при минимальном тепловом потоке.

На рис. 1.3 показана одна из таких конструкций. Каждый выступ состоит из основания 3, примыкающего к анодной стенке 1, и головки 5, форма которой близка к параллелепипеду. Основание 3 имеет форму усеченной пирамиды или конуса, наклонные поверхности двух соседних выступов образуют угол 4 с большим раствором, например, 90°. Высота головки выступа 5 несколько превышает высоту основания 3. Между выступами расположены каналы 2, в которых находится кипящая жидкость.

Утверждается, что в такой конструкции радиатора вода хорошо притекает к основанию и создаются хорошие условия для удаления пара.

На рис. 1.4 показана конструкция оребрения концентрической формы относительно оси прибора. Каналы ограничены рядом горизонтальных ребер 1 треугольной формы. Широким основанием ребра переходят в стенку анода 2. Нижняя поверхность кольцеобразного ребра  наклонная, а верхняя перпендикулярна оси анода. Наружный диаметр кольцевых ребер 1 увеличивается в направлении подъема охлаждающей жидкости. Наклон нижней поверхности ребра обеспечивает быстрый отвод пузырьков пара вверх и в радиальном направлении от оснований ребер наружу. Радиатор прост в изготовлении.

Рис. 1.4

В некоторых работах отмечается, что на устойчивость охлаждения существенно влияет форма торцов выступов. Холодные торцы окружены некипящей жидкостью, но они участвуют в создании непрерывного температурного градиента вдоль боковой поверхности. По этой причине в ряде патентов предлагается увеличение поверхности выступов, например, за счет образования в них цилиндрических каналов параллельных оси ребра.

На рис. 1.5 изображен анод 1, на наружной поверхности которого имеются массивные ребра 4, на концах которых выполнены каналы 2 круглого сечения. Каналы 2 сообщаются с резервуаром, в котором находится жидкость. При работе лампы возникают два независимых друг от друга термосифонных эффекта разной интенсивности в открытых каналах 3 и закрытых 2.

Рис. 1.5

Имеется множество других конструкций ребер с развитой торцевой поверхностью, например, за счет образования на ней рисок, зубцов и т. п.

В последнее время находят применение простые конструкции в виде узких и глубоких желобов и каналов. Благодаря своей форме они вызывают интенсивную эжекцию пара (рис. 1.6).

Рис. 1.6

Из узких желобов пар с большой скоростью принудительно выбрасывается в радиальном направлении, разрывая паровую пленку, что создает возможность образования на боковых стенках большого градиента температуры с более сильным стабилизирующим действием.