Tepelné potrubie je pasívne dvojfázové zariadenie na prenos tepla, ktoré premiestňuje tepelnú energiu cez neustále cykly odparovania a kondenzácie. Myslite na to ako radiátor v aute.
Tepelné potrubie obsahuje duté puzdro / obal (napr. Rúrku) vyrobenú z tepelne vodivého materiálu (napr. Meď, hliník), pracovnej tekutiny (tj kvapaliny, ktorá môže účinne absorbovať a prenášať energiu) spolu v úplne uzavretom / zapečatenom systéme.
Tepelné potrubia sa používajú pre systémy HVAC, letecké aplikácie (napr. Termické riadenie pre kozmické lode) a - najčastejšie - chladenie elektronických horúcich miest. Tepelné potrubia môžu byť malé pre jednotlivé komponenty (napr. CPU, GPU ) a / alebo osobné zariadenia (napr. Smartphony / tablety, notebooky, počítače) alebo dostatočne veľké na to, kryty ).
Ako funguje tepelná rúra?
Koncepcia teplárne je podobná koncepcii automobilového chladiča alebo počítačového chladiaceho systému, ale s väčšími výhodami. Technológia tepelných rúr funguje využitím mechaniky (tj fyziky):
- Tepelná vodivosť
- Fázový prechod
- prúdenie
- Kapilárne pôsobenie
Jeden koniec tepelnej rúry, ktorý udržiava kontakt s vysokoteplotným zdrojom (napr. CPU ), je známy ako odparka . Keď sa odparovací úsek začne dostávať dostatočný tepelný vstup (tepelná vodivosť), miestna pracovná tekutina obsiahnutá v knotovej štruktúre obloženia plášťa sa potom odparí z kvapaliny do plynného stavu (fázový prechod). Horúci plyn vyplní dutú dutinu vo vnútri tepelnej rúry.
Keď tlak vzduchu vzrastie vo vnútri dutiny odparovacej časti, začne poháňať latentné teplo nesúce paru smerom k chladnejšiemu koncu tepelnej rúry (konvekcia). Tento studený koniec je známy ako kondenzátorová časť . Pary v sekcii kondenzátora sa ochladia až do bodu, v ktorom kondenzujú späť do kvapalného stavu (fázový prechod), čím uvoľňujú latentné teplo, ktoré bolo absorbované procesom odparovania. Latentné teplo sa prenáša do puzdra (tepelná vodivosť), kde sa dá ľahko odstrániť zo zariadenia (napr. Ventilátorom a / alebo chladičom).
Chladená pracovná tekutina je nasiaknutá štruktúrou knôtu a rozdelená späť do odparovacieho úseku (kapilárny účinok). Keď sa tekutina dostane do odparovacieho úseku, stáva sa vystavená prívodu tepla, ktorý opäť pokračuje v cykle.
Ak chcete vizualizovať vnútrajšok tepelného potrubia v činnosti, predstavte si, že tieto procesy fungujú hladko v cykle:
- Plyn pretekajúci dutou dutinou z horúcich na studené časti
- Tekutina prechádza štruktúrou knotov zo studenej do horúcej časti
Tepelné potrubia sú schopné presunúť teplo len vtedy, keď teplotný gradient spadá do pracovného rozsahu systému - plyny nebudú kondenzovať, keď teplota prekročí bod kondenzácie prvku, kvapaliny sa neodparujú, keď teplota nedosiahne bod odparovania prvku. Vzhľadom na rozmanitosť dostupných účinných materiálov a pracovných kvapalín sú výrobcovia schopní jemne vyladiť konštrukciu tepelných rúrok a zaručiť výkonnosť.
Výhody a výhody tepelných rúr
V porovnaní s bežnými metódami elektronického chladenia ponúkajú teplárne významné výhody (s niekoľkými obmedzeniami):
- Pasívne chladenie: Tepelné potrubia nepotrebujú ručný spínač alebo elektrickú energiu na to, aby fungovali. Všetko, čo sa vyžaduje, je teplotný rozdiel medzi výparníkom a časťami kondenzátora.
- Žiadna údržba: Tepelné potrubia sú úplne uzavreté / uzavreté systémy s nulovými mechanickými / pohyblivými časťami.
- Flexibilný dizajn: Tepelné rúry môžu byť vyrobené s hrúbkou / priemerom tak malým ako 3 mm, musia byť vytvorené v tvare u dostatočne tesné na to, aby sa zvitli okolo okraja penny a pracujú v ľubovoľnom smere / orientácii (tj nezávisia od gravitácie) , Tieto flexibilné konštrukčné aspekty umožňujú, aby tepelné rúry vyhovovali konkrétnym tvarom a / alebo požiadavkám.
- Vysoká vodivosť: Tepelné rúry sú vyrobené z materiálov, ktoré dokážu zvládnuť teploty až do 1000 stupňov a viac. Výber materiálov plášťa, pracovných tekutín a knôtových konštrukcií umožnil projektantom jemne doladiť rozsahy prevádzkovej teploty.
- Hodnota: Tepelné rúrky majú tendenciu byť menšie, ľahšie, efektívnejšie a dostupnejšie na výrobu ako porovnateľné typy chladiacich systémov.