معرفی متداول طراحی لوله حرارتی

ملاحظات در طراحی لوله های حرارتی

لوله های حرارتی به طور گسترده در طراحی اتلاف حرارتی فعلی، از جمله لپ تاپ ها و تلفن های همراه رایج ما استفاده می شود. در طراحی لوله حرارتی باید فاکتورهای زیر را در نظر گرفت:

Heatpipe Qmax یا منبع حرارت .

دمای کار

مواد مس

سیال کار .

ساختار فیتیله ای

طول و قطر لوله حرارتی.

منطقه تماس با گرما

منطقه تماس کندانسور

جهت گرانش

تأثیر خمش و صافی لوله حرارتی.

برای ساخت لوله های حرارتی از چه موادی می توان استفاده کرد؟

     لوله حرارتی عمدتاً لوله فولادی بدون درز فلزی است و با توجه به نیازهای مختلف می توان از مواد مختلفی مانند مس، آلومینیوم، فولاد کربنی، فولاد ضد زنگ، فولاد آلیاژی و غیره استفاده کرد. لوله می تواند گرد استاندارد یا به شکل خاص باشد. لوله بیضی، مربع، مستطیل، تخت، موجدار و غیره. قطر لوله از 2 میلی متر تا 200 میلی متر یا حتی بزرگتر است. طول می تواند از چند میلی متر تا بیش از 100 متر متغیر باشد. مس و آلومینیوم بیشتر به عنوان مواد اولیه در اکثر راه حل های طراحی استفاده می شوند. فلزات غیر آهنی به عنوان لوله عمدتاً برای برآوردن الزامات سازگاری با سیال کار استفاده می شوند.

ساختار فیتیله چیست؟ چگونه بر عملکرد لوله های حرارتی تأثیر می گذارد؟

ساختار شیار: حد مویرگی کمترین است، اما بهترین اثر زمانی است که کندانسور در بالای اواپراتور قرار گیرد.

ساختار مش: دارای یکنواخت ترین هسته پنبه ای است و اصل کار آن این است که اواپراتور در بالای کندانسور قرار دارد.

ساختار متخلخل: عملکرد در جهت گرانش بهترین است. از آنجایی که هسته فلزی پودر تف جوشی شده از طریق فلز به دیواره لوله متصل می شود، انتقال حرارت آن از دیواره لوله به هسته یا بالعکس بهترین بین چهار هسته رایج است.

طول و قطر لوله حرارتی چگونه بر عملکرد تأثیر می گذارد؟

اختلاف فشار بخار بین کندانسور و اواپراتور میزان انتشار بخار بین کندانسور و اواپراتور را تعیین می کند. علاوه بر این، قطر و طول لوله حرارتی بر سرعت انتقال بخار تأثیر می گذارد، بنابراین باید در طراحی لوله حرارتی مورد توجه قرار گیرد.

جهت گیری چگونه بر عملکرد لوله حرارتی تأثیر می گذارد؟

   ساختار با محدودیت مویرگی بالا می تواند بر گرانش غلبه کند و سیال کاری بیشتری را از کندانسور به اواپراتور منتقل کند. با این حال، همانطور که قبلاً ذکر شد، جاذب حرارت هسته فلز پودر تف جوشی شده با بالاترین حد مویرگی در شرایط کمک گرانشی به بهترین وجه کار می کند (اواپراتور بالای کندانسور است)، تصاویر زیر را در مورد جهت گیری گرانش به عملکرد لوله حرارتی ببینید.

خم شدن لوله حرارتی چگونه بر عملکرد تأثیر می گذارد؟

اگر لوله حرارتی خیلی سفت خم شود، فتیله ممکن است ترک بخورد (پخت فلز پودری) یا فرو بریزد و گیره شود (مشبکه سیمی). بنابراین، خم شدن لوله حرارتی ممکن است گرمای قابل انتقال را کاهش دهد. نتایج تجربی نشان می دهد که اگر شعاع خمش برابر یا بیشتر از 3 برابر قطر لوله حرارتی باشد، خمش به وضوح بر عملکرد تأثیر نمی گذارد.

چگونه صاف کردن بر عملکرد لوله حرارتی تأثیر می گذارد؟

اگر لوله حرارتی صاف شود، ضخامت لوله حرارتی کاهش می یابد. بنابراین صاف شدن بیش از حد لوله حرارتی باعث کاهش گرمای قابل انتقال و حتی مسدود شدن کامل عبور بخار می شود. نتایج تجربی نشان می دهد که صاف کردن مناسب بر عملکرد تأثیر نمی گذارد، اما صاف کردن بیش از حد بر عملکرد تأثیر می گذارد. اگر ضخامت کانال بخار پس از صاف کردن بیشتر از 2 میلی متر باشد، عملکرد در مقایسه با لوله دایره ای کاهش نمی یابد.

دمای کار لوله حرارتی چگونه بر عملکرد تأثیر می گذارد؟

دمای کار لوله حرارتی بر عملکرد لوله حرارتی تأثیر می گذارد. هر چه دما بالاتر باشد، تا حدودی عملکرد بهتری دارد. این به دلیل ویسکوزیته کمتر سیال عامل در دماهای بالاتر است که باعث می شود سیال کار بیشتری از اواپراتور به هسته روغن از طریق کندانسور جریان یابد. در دماهای بالاتر، سیال عامل نیز می تواند تبدیل به حالت گازی فرار شود.

آیا لوله حرارتی قابل اعتماد است؟

لوله حرارتی فاقد قطعات متحرک بوده و از قابلیت اطمینان بسیار بالایی برخوردار است. با این حال، باید در طراحی و ساخت لوله های حرارتی دقت کرد. 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. برخی از عوامل خارجی نیز ممکن است عمر لوله های حرارتی را کوتاه کنند، مانند افت، لرزش، ضربه نیرو، شوک حرارتی و محیط خورنده.