ملاحظات کلیدی برای طراحی لوله حرارتی

لوله حرارتی نوعی عنصر انتقال حرارت است که از اصل هدایت گرما و خاصیت انتقال حرارت سریع محیط خنک کننده به طور کامل استفاده می کند. گرمای جسم داغ به سرعت از طریق لوله حرارتی به خارج از منبع گرما منتقل می شود و رسانایی حرارتی آن بسیار بیشتر از هر فلز شناخته شده است.

لوله های حرارتی اغلب در طراحی اتلاف حرارت فعلی، از جمله رایانه های نوت بوک رایج، تلفن های همراه و غیره استفاده می شوند. دمای عملیاتی؛ لوله; سیال کار؛ ساختار مویرگی؛ طول و قطر لوله حرارتی؛ طول تماس منطقه تبخیر. طول تماس منطقه جبران خسارت. جهت؛ اثر خم شدن و مسطح شدن لوله حرارتی و غیره

در طراحی لوله حرارتی عوامل زیر باید در نظر گرفته شود:

1، انتخاب سیال کار

① سیال کار باید با منطقه دمای کاری لوله حرارتی سازگار شود و دارای فشار بخار اشباع مناسب باشد.

② سیال کار باید با پوسته و مواد فیتیله سازگار باشد و پایداری حرارتی خوبی داشته باشد.

③ سیال کار باید خواص ترموفیزیکی جامع خوبی داشته باشد.

2، ساختار هسته مکش مایع

انتخاب فتیله یک مشکل پیچیده است. از نقطه نظر ارائه حداکثر سرعت انتقال حرارت، فتیله باید دارای شعاع مویرگی موثر بسیار کوچک r باشد. برای تامین حداکثر فشار مویرگی، مقدار نفوذپذیری K باید بزرگ باشد تا افت فشار برگشتی کاهش یابد. مایع، و مقاومت هدایت حرارتی باید کوچک باشد تا مقاومت هدایت حرارتی شعاعی را کاهش دهد. ساختن فتیله با ساختار یکسان با تمام الزامات فوق دشوار است، بنابراین ساختارهای فیتیله ای مرکب و فتیله تنه وجود دارد، اما دشواری و هزینه ساخت افزایش می یابد. بنابراین، هنگام انتخاب هسته مکش مایع، باید به انتخاب ساده ترین ساختار بر اساس برآورده کردن الزامات انتقال حرارت توجه شود. برای لوله های حرارتی مورد استفاده بر روی زمین باید تا حد امکان از رفلاکس گرانشی و ترموسیفون های بدون هسته های جذب مایع استفاده شود.

3، دمای عملیاتی

تحت شرایط طراحی مشخص شده، دمای منبع سرد و منبع گرما مشخص است و شرایط انتقال حرارت نیز مشخص است، بنابراین محدوده دمای عملیاتی خود لوله حرارتی را می توان با یک فرمول عمومی انتقال حرارت محاسبه کرد. دمای کار در اینجا به طور کلی به دمای بخار مایع کار در لوله حرارتی در حین کار اشاره دارد. هنگامی که یک لوله حرارتی خوب کار می کند، سیال کار باید در حالت دو فاز مایع بخار باشد. از آنجایی که نقطه ذوب سیال کاری انتخاب شده باید کمتر از دمای کاری لوله حرارتی باشد، لوله حرارتی می تواند به طور معمول کار کند. شکل 3-59 محدوده دمایی نقطه ذوب، نقطه جوش و نقطه بحرانی (خط کوتاه عمودی در بخش خط) را که می‌تواند به عنوان مایع کاری لوله حرارتی استفاده شود، فهرست می‌کند. از شکل مشاهده می شود که این مایعات در برخی مناطق دمایی با هم همپوشانی دارند، یعنی در برخی مناطق دمایی می توان چندین مایع کار را انتخاب کرد. لازم است عواملی مانند فشار اشباع، قیمت، پایداری حرارتی، غیرسمی بودن و غیره را به نوبه خود در نظر گرفت و برای انتخاب با هم مقایسه کرد.

4. چهار مویرگی مشترک وجود داردلوله های حرارتیسازه ها، از جمله شیارها، مش سیم، پودر متخلخل، فلز و الیاف. ساختار مویرگی روی دیواره داخلی محفظه لوله حرارتی قرار گرفته است و به مایع اجازه می دهد تا از طریق عمل مویرگی از یک سر لوله حرارتی به انتهای دیگر جریان یابد. هر ساختار مویرگی مزایا و معایب خود را دارد. هیچ ساختار مویرگی کاملی وجود ندارد. هر ساختار مویرگی محدودیت خاص خود را دارد.

لوله حرارتی فاقد قطعات متحرک بوده و از قابلیت اطمینان بالایی برخوردار است. اما در طراحی و ساخت لوله های حرارتی باید دقت شود. دو عامل تولید باعث کاهش قابلیت اطمینان لوله حرارتی می شود: سفتی و تمیزی. هر گونه نشتی در لوله حرارتی در نهایت باعث از کار افتادن لوله حرارتی می شود. اگر محفظه داخلی به طور کامل تمیز نشود، هنگامی که لوله حرارتی گرم می شود، باقیمانده گاز غیر قابل تراکم تولید می کند و عملکرد لوله را کاهش می دهد.