Rurka cieplna rurka cieplna to rodzaj elementu przenoszącego ciepło, który w pełni wykorzystuje zasadę przewodzenia ciepła i właściwości szybkiego przenoszenia ciepła przez czynnik chłodzący. przewodność cieplna.
W 1963 roku George Grover z Los Alamos National Laboratory wynalazł technologię rurek cieplnych.
Rurka cieplna to rodzaj elementu przenoszącego ciepło, który w pełni wykorzystuje zasadę przewodzenia ciepła i właściwości szybkiego przenoszenia ciepła przez czynnik chłodzący. przewodność cieplna.
Technologia rurek cieplnych była już wcześniej stosowana w przemyśle lotniczym, wojskowym i innych. Od czasu wprowadzenia go do branży produkcji grzejników ludzie zmienili podejście do projektowania tradycyjnych grzejników i pozbyli się tradycyjnego trybu rozpraszania ciepła, który opiera się wyłącznie na wentylatorach o dużej wydajności, aby uzyskać lepsze odprowadzanie ciepła.
Zamiast tego przyjmuje nowy tryb chłodzenia z wentylatorem o niskiej prędkości, małej objętości powietrza i technologią rurek cieplnych.
Technologia rurek cieplnych otworzyła szansę na cichą erę komputerów i jest szeroko stosowana w innych dziedzinach elektroniki.
Jak działają rurki cieplne?
Zasada działania rurki cieplnej jest następująca: ilekroć wystąpi różnica temperatur, nieuchronnie nastąpi zjawisko przenoszenia ciepła z temperatury wyższej do niższej. Rurka cieplna wykorzystuje chłodzenie wyparne, dzięki czemu różnica temperatur między dwoma końcami rurki cieplnej jest bardzo duża, dzięki czemu ciepło jest szybko przewodzone. Ciepło zewnętrznego źródła ciepła zwiększa temperaturę ciekłego czynnika roboczego poprzez przewodzenie ciepła przez ściankę rury sekcji odparowania i rdzeń pochłaniający ciecz wypełniony czynnikiem roboczym; temperatura cieczy wzrasta, a powierzchnia cieczy odparowuje, aż osiągnie ciśnienie pary nasyconej. sposób na przejście do pary. Para przepływa na drugi koniec pod niewielką różnicą ciśnień, uwalnia ciepło i ponownie skrapla się w ciecz, a ciecz przepływa z powrotem do sekcji odparowania wzdłuż porowatego materiału pod wpływem siły kapilarnej. Cykl ten jest szybki, a ciepło może być w sposób ciągły odprowadzane.
Właściwości techniczne rurki cieplnej
·Efekt przewodzenia ciepła przy dużej prędkości. Lekka i prosta konstrukcja
·Równomierny rozkład temperatury, można zastosować do równomiernej temperatury lub działania izotermicznego. ·Duża zdolność przenoszenia ciepła. Długa odległość wymiany ciepła.
·Nie ma aktywnych elementów i sam nie zużywa energii.
·Nie ma ograniczeń co do kierunku wymiany ciepła, koniec parujący i skraplający można zamieniać. ·Łatwy w obróbce, umożliwiający zmianę kierunku wymiany ciepła.
Trwałe, o długiej żywotności, niezawodne, łatwe do przechowywania i utrzymania. Dlaczego technologia rurek cieplnych charakteryzuje się tak wysoką wydajnością? Musimy spojrzeć na ten problem z termodynamicznego punktu widzenia.
Pochłanianie i oddawanie ciepła przez obiekty są względne i zawsze, gdy występuje różnica temperatur, nieuchronnie wystąpi zjawisko przenoszenia ciepła z wysokiej temperatury do niskiej.
Istnieją trzy sposoby przekazywania ciepła: promieniowanie, konwekcja i przewodzenie, spośród których przewodzenie ciepła jest najszybsze.
Rurka cieplna wykorzystuje chłodzenie wyparne, aby różnica temperatur pomiędzy dwoma końcami rurki cieplnej była bardzo duża, dzięki czemu ciepło może być szybko przewodzone.
Typowa rurka cieplna składa się z osłony rurki, knota i zaślepki.
Metoda produkcji polega na pompowaniu wnętrza rurki do podciśnienia 1,3×(10-1~10-4)Pa, a następnie napełnianiu jej odpowiednią ilością cieczy roboczej, tak aby kapilara Porowaty materiał rdzenia pochłaniającego ciecz w pobliżu wewnętrznej ścianki rurki jest wypełniany cieczą, a następnie uszczelniany.
Temperatura wrzenia cieczy spada pod podciśnieniem i łatwo ulega odparowaniu. Ściana tuby wyposażona jest w pochłaniający ciecz knot składający się z kapilarnych porowatych materiałów.
Materiał rurki cieplnej i zwykły płyn roboczy
Jeden koniec rurki cieplnej to koniec parujący, a drugi koniec skraplający.
Kiedy jeden odcinek rurki cieplnej jest podgrzewany, ciecz w kapilarze szybko odparowuje, a para przepływa na drugi koniec pod niewielką różnicą ciśnień, oddaje ciepło i ponownie skrapla się w ciecz.
Ciecz przepływa z powrotem do sekcji odparowywania wzdłuż porowatego materiału pod wpływem siły kapilarnej i cykl nie ma końca. Ciepło przekazywane jest z jednego końca rurki cieplnej na drugi koniec. Cykl ten przebiega szybko, a ciepło może być przewodzone w sposób ciągły.
Sześć powiązanych procesów wymiany ciepła w rurkach cieplnych
1. Ciepło przekazywane jest ze źródła ciepła do granicy faz (ciecz-para) przez ściankę rurki cieplnej i knot wypełniony cieczą roboczą;
2. Ciecz odparowuje na granicy faz (ciecz-para) w sekcji odparowywania oraz 3. Para w komorze parowej przepływa z sekcji odparowywania do sekcji skraplania;
4. Para skrapla się na granicy faz para-ciecz w sekcji kondensacji;
5. Ciepło przekazywane jest z granicy faz (para-ciecz) do źródła zimna poprzez knot, ciecz i ściankę rurki;
6. W knotu skroplona ciecz robocza zawracana jest do sekcji odparowywania na skutek działania kapilarnego.
Wewnętrzna konstrukcja rurki cieplnej
Porowata warstwa na wewnętrznej ściance rurki cieplnej ma wiele postaci, najczęstsze to: spiekanie proszku metalu, rowek, metalowa siatka itp.
1.Struktura żużla na gorąco
Dosłownie wewnętrzna struktura tej rurki cieplnej przypomina zwęglone brykiety lub gorący żużel.
W pozornie szorstkiej wewnętrznej ściance znajdują się różnego rodzaju maleńkie dziurki, przypominają kapilary na ludzkim ciele, ciecz w rurce cieplnej będzie przemieszczać się przez te małe dziurki, tworząc silną siłę syfonu.
Tak naprawdę proces wytwarzania takiej rurki cieplnej jest stosunkowo skomplikowany. Proszek miedziowy podgrzewa się do określonej temperatury. Zanim całkowicie się stopi, czoło cząstek proszku miedzi najpierw stopi się i przylgnie do otaczającego proszku miedzi, tworząc w ten sposób to, co widzisz teraz. do pustej konstrukcji.
Na zdjęciu mogłoby się wydawać, że jest bardzo miękki, ale w rzeczywistości ten gorący żużel nie jest ani miękki, ani luźny, ale bardzo mocny.
Ponieważ jest to substancja podgrzewana proszkiem miedzi w wysokiej temperaturze, po ostygnięciu przywracają pierwotną twardą teksturę metalu.
Dodatkowo z punktu widzenia produkcji koszt wytworzenia rurki cieplnej przy takim procesie i konstrukcji jest stosunkowo wysoki.
2. Struktura rowka
Wewnętrzna struktura tej rurki cieplnej jest zaprojektowana na wzór równoległych rowów.
Działa też jak kapilary, a powracająca ciecz szybko jest prowadzona w rurce cieplnej przez te rowki.
Jednak w zależności od precyzji i dokładności szczeliny, w zależności od poziomu procesu i kierunku rowka itp. będzie to miało duży wpływ na odprowadzanie ciepła przez rurkę cieplną.
Z punktu widzenia kosztów produkcji, produkcja tej rurki cieplnej jest stosunkowo prosta, łatwiejsza w produkcji i stosunkowo niedroga w produkcji.
Technologia obróbki rowka rury cieplnej jest jednak bardziej wymagająca. Ogólnie rzecz biorąc, jest to najlepsza konstrukcja, która podąża za kierunkiem powrotu cieczy, więc teoretycznie skuteczność odprowadzania ciepła nie jest tak wysoka jak w pierwszym przypadku.
3. Wiele metalowych oczek
Coraz więcej popularnych grzejników z rurkami cieplnymi wykorzystuje tę konstrukcję z wielometalowej siatki. Na zdjęciu łatwo widać, że kłaczkowata substancja wewnątrz rurki cieplnej przypomina zepsuty słomkowy kapelusz.
- Ogólnie rzecz biorąc, wnętrze tej rurki cieplnej to metalowa tkanina wykonana z drutów miedzianych. Pomiędzy małymi miedzianymi drutami jest wiele szczelin, ale struktura tkaniny nie pozwoli na przemieszczenie się tkaniny i zablokowanie rurki cieplnej.
Z punktu widzenia kosztów wewnętrzna konstrukcja tej rurki cieplnej jest stosunkowo prosta i jest też prostsza w produkcji.
Do wypełnienia tych wielometalowych tkanin potrzebna jest tylko jedna zwykła miedziana rurka. Teoretycznie efekt rozpraszania ciepła nie jest tak dobry jak poprzednie dwa.
