способ работы термосифона

Формула изобретения

Способ работы термосифона, включающий теплообмен его рабочей жидкости с газовым потоком, отличающийся тем, что в качестве газового потока используют смесь паров влаги и газов подмерзлотной зоны грунта, при этом пары влаги конденсируют в зоне теплообмена рабочей жидкости, а полученный конденсат возвращают в подмерзлотную зону грунта.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к теплотехнике и может применяться для передачи теплового потока между средами с разной температурой.

Известен способ работы термосифона, включающий теплообмен его рабочей жидкости с газовым потоком (а. с. СССР 779796, кл. F 28 D 15/00).

Недостатком данного способа является то, что он может работать только в режиме замораживания.

Наиболее близким по своей технической сущности является способ работы термосифона, включающий теплообмен его рабочей жидкости с газовым потоком (Макаров В. И. Термосифоны в северном строительстве. - Новосибирск: Наука. Сибирское отделение, 1985. с.48, рис. 2.14-а).

Недостатком данного способа является то, что он неэффективен при локальном прогреве грунта в зимний период, так как теплообмен рабочей жидкости с газом осуществляется без конденсации компонентов газа в зоне теплообмена.

Задачей настоящего изобретения является создание эффективного способа работы термосифона, позволяющего предотвращать промерзание грунта в локальной зоне.

Настоящая задача решается тем, что в способе работы термосифона, включающем теплообмен его рабочей жидкости с газовым потоком, в качестве газового потока используют смесь паров влаги и газов подмерзлотной зоны грунта, при этом пары влаги конденсируют в зоне теплообмена рабочей жидкости, а полученный конденсат возвращают в подмерзлотную зону грунта.

Новизна предложенного технического решения заключается в том, что для повышения эффективности работы термосифона используют процесс фазового перехода парообразной почвенной влаги в жидкость, в результате чего при конденсации парообразной влаги, происходящей в процессе теплообмена, выделяется скрытая теплота парообразования и происходит дополнительный нагрев рабочей жидкости термосифона.

Известен термосифон, содержащий коаксиальную камеру конвекции рабочей жидкости с центральной трубой подачи газового потока (Макаров В.И. Термосифоны в северном строительстве. - Новосибирск: Наука. Сибирское отделение, 1985. с. 29, рис. 2.5ж).

Недостатком данного устройства является то, что для эффективности работы теплообменника используется атмосферный воздух без конденсации его компонентов.

Наиболее близким по своей технической сущности является термосифон, содержащий коаксиальную камеру конвекции рабочей жидкости с центральной трубой подачи газового потока (Макаров В.И. Термосифоны в северном строительстве. - Новосибирск: Наука. Сибирское отделение, 1985. с.48, рис. 2.14-а).

Недостатком данного термосифона является то, что он в зимний период не позволяет использовать естественную теплоту подмерзлотной зоны грунта и осуществлять теплоотдачу газа рабочей жидкости.

Задачей настоящего изобретения является повышение тепловой эффективности работы термосифона в зимний период.

Настоящая задача решается тем, что в термосифоне, содержащем коаксиальную камеру конвекции рабочей жидкости с центральной трубой подачи газового потока, входная часть центральной трубы подачи газового потока за пределами коаксиальной камеры снабжена перфорацией.

Новизна предложенного технического решения заключается в том, что входная часть трубы подачи газового потока за пределами коаксиальной камеры снабжена перфорацией, что позволяет использовать парообразную влагу грунта с последующей ее конденсацией в зоне теплообмена газового потока с рабочей жидкостью коаксиальной камеры.

На чертеже показана схема термосифона.

Термосифон состоит из коаксиальной камеры конвекции рабочей жидкости 1, образованной наружной трубой 2 и центральной трубой 3 подачи газового потока. Центральная труба 3 имеет входную часть 4 и выходную 5. Входная часть 4 центральной трубы подачи газового потока за пределами коаксиальной камеры 1 снабжена перфорацией 6.

Для осуществления способа работы термосифона его размещают в скважине 7, имеющей в зимний период промерзший слой грунта 8, незамерзающее затрубное пространство 9 и подмерзлотную зону 10.

Способ работы термосифона осуществляется следующим образом. В зимний период при образовании промерзшего слоя грунта 8 давление парообразной влаги в подмерзлотной зоне 10 выше давления паров влаги в атмосфере. В связи с этим смесь паров влаги и газов из подмерзлотной зоны 10 через перфорацию 6 в трубе 4 поднимается в центральную трубу 3, на стенке которой осуществляется теплопередача от восходящего газового потока. Эффект теплопередачи теплоты газа интенсифицируется конденсацией паров влаги на внутренней поверхности центральной трубы 3 в зоне коаксиальной камеры 1. При этом конденсат под действием силы тяжести стекает по внутренней поверхности центральной трубы 3 и через нижние ряды перфорации 6 возвращается в подмерзлотную зону. Газовый поток с пониженным влагосодержанием через патрубок 5 уходит в атмосферу.