نکات پایه دانش و طراحی HeatPipe

لوله های حرارتی اغلب در طراحی حرارتی فعلی، از جمله لپ تاپ ها، رایانه های شخصی و تلفن های همراه رایج ما استفاده می شوند. در طراحی لوله حرارتی باید عوامل زیر را در نظر گرفت:

1. بار گرمایی یا حرارتی که باید منتقل شود

2. دمای کار

3. مواد لوله

4. سیال کار

5. ساختار مویرگی

6. طول و قطر لوله حرارتی

7. طول تماس منطقه تبخیر

8. طول تماس منطقه جبران خسارت

9. جهت گرانش

10. تأثیر خمش و صافی لوله حرارتی

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

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.

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

توری اهنیساختار:با یکنواخت ترین هسته پنبه ای، اصل کار آن در جهت گرانش است که در آن اواپراتور بالای کندانسور قرار دارد.

پودر متخلخلساختار:بهترین اثر در جهت گرانش است. از آنجایی که هسته فلزی پودر تف جوشی شده از طریق فلز به دیواره لوله متصل می شود، هدایت حرارتی آن از دیواره لوله به هسته یا بالعکس بهترین بین چهار هسته رایج است.

فلز الفساختار فیبر دوم:مناسب برای لوله حرارتی خمشی با شعاع کوچک.

طول و قطر چگونه بر عملکرد لوله حرارتی 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 انتشار بخار تأثیر می گذارد، بنابراین باید در طراحی لوله حرارتی مورد توجه قرار گیرد. سطح مقطع بزرگتر لوله حرارتی (یعنی قطر بیشتر لوله حرارتی) باعث می شود که مقدار بیشتری بخار از اواپراتور به کندانسور منتقل شود. سطح مقطع لوله حرارتی تابعی مستقیم از حد صوتی و حد حباب لوله حرارتی است. با این حال، دمای کار لوله حرارتی نیز بر محدودیت صوتی لوله حرارتی تأثیر می گذارد. با مقایسه انتقال حرارت لوله های حرارتی با قطرهای مختلف. مشاهده می شود که لوله حرارتی در دمای کار بالاتر گرمای بیشتری را منتقل می کند.

سرعت بازگشت سیال کاری از کندانسور به اواپراتور توسط حد مویرگی کنترل می شود و تابعی متقابل از طول لوله حرارتی است. لوله‌های حرارتی طولانی‌تر نسبت به لوله‌های حرارتی کوتاه‌تر، گرمای کمتری را منتقل می‌کنند.

جهت گرانش چگونه بر عملکرد لوله های 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 فلزی پودر تف جوشی شده با بالاترین حد مویرگی در شرایط به کمک گرانش بهترین عملکرد را دارد (اواپراتور بالای کندانسور است).

چگونه خم شدن لوله حرارتی بر عملکرد تأثیر می گذارد

اگر شعاع خمش خیلی کوچک باشد، لایه متخلخل فلز پودری یا شبکه سیمی آسیب می بیند. بنابراین، زانویی 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 باشد، خمش بر عملکرد تأثیری نخواهد داشت.

ضخامت صاف کردن لوله حرارتی چگونه بر عملکرد تأثیر می گذارد

اگر لوله حرارتی مسطح باشد، حد صدا و حد حباب نسبت به ضخامت مسطح کاهش می یابد. بنابراین، مسطح شدن بیش از حد لوله حرارتی باعث کاهش گرمای قابل انتقال و حتی مسدود شدن کامل عبور بخار می شود. اگر ضخامت کانال بخار پس از صاف کردن بیشتر از 2 میلی متر باشد، عملکرد در مقایسه با لوله دایره ای کاهش نمی یابد.

میانگین دمای عملیاتی چگونه بر عملکرد تأثیر می گذارد

میانگین دمای کاری لوله حرارتی بر عملکرد تأثیر می گذارد. هرچه میانگین دما بالاتر باشد، عملکرد بهتری دارد. این به دلیل ویسکوزیته کمتر سیال عامل در دماهای بالاتر است که باعث می شود سیال عامل 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.

لوله Doesheat قابل اعتماد

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.