لوله گرما یک وسیله انتقال حرارت انتقال دهنده ی دوگانه منفعل است که انرژي حرارتی را از طریق چرخه های دائمی تبخیر و تراکم انتقال می دهد. از رادیاتور در ماشین خود فکر کنید.
یک لوله گرما حاوی یک پوشش / ورقه توخالی (به عنوان مثال یک لوله) ساخته شده از یک مواد هدایت گرما (به عنوان مثال مس و آلومینیوم)، یک مایع کار (به عنوان مثال مایع که می تواند به طور موثر جذب و انتقال انرژی)، و یک ساختار / با هم در یک سیستم کاملا بسته / مهر و موم شده است.
لوله های گرما برای سیستم های HVAC، برنامه های کاربردی هوا فضا (مانند کنترل حرارتی برای فضاپیماها) و - به طور معمول - خنک کردن نقاط داغ الکترونیکی استفاده می شود. لوله های گرما را می توان برای اجزای جداگانه (به عنوان مثال CPU، GPU ) و / یا دستگاه های شخصی (مانند تلفن های هوشمند / قرص، لپ تاپ ها، رایانه ها) و یا به اندازه کافی بزرگ برای محوطه سازی محوطه های کامل (مانند داده ها، شبکه ها یا قفسه های سرور / محوطه )
چگونه یک لوله حرارتی کار می کند؟
مفهوم پشت لوله گرما شبیه به رادیاتور خودرو یا یک سیستم خنک کننده مایع کامپیوتر است، اما با مزایای بیشتر. تکنولوژی لوله حرارتی با استفاده از مکانیک (یعنی فیزیک) از:
- رسانایی گرمایی
- انتقال فاز
- همرفت
- عمل مویرگی
یکی از پایان لوله گرما که تماس با یک منبع با دمای بالا (به عنوان مثال CPU ) را حفظ می کند به عنوان بخش اواپراتور شناخته می شود . همانطور که بخار بخار شروع به دریافت گرما ورودی کافی (هدایت حرارتی) می کند، مایع کار محلی که در ساختار چوب و درختی قرار دارد، پوشش را پوشش می دهد و سپس از مایع به حالت گاز (انتقال فاز) تبخیر می شود. گاز داغ حفره توخالی داخل لوله گرما را پر می کند.
همانطور که فشار هوا در داخل حفره بخش بخارپز ایجاد می شود، گرما شروع به حمل گرما را به سمت پایین تر از لوله گرما هدایت می کند. این انتهای سرد به عنوان بخش کندانسور شناخته می شود . بخار در بخش كندانسور تا نقطه ای كه در حالت برگشت مایع (انتقال فاز) قرار می گیرد خنك می شود و گرمای پنهان كه توسط فرآیند تبخیر جذب می شود را آزاد می كند. انتقال گرما نهان به پوشش (هدایت حرارتی) جایی که می توان آن را به راحتی از سیستم جدا کرد (به عنوان مثال با یک فن و یا گرمای خنک کننده).
مایع کار خنک شده توسط ساختار جوش خیس می شود و به سمت بخش بخارپز (عمل مویرگی) پخش می شود. هنگامی که مایع به بخش بخارپز می رسد، آن را به ورودی گرما، که دوباره چرخش را ادامه می دهد، در معرض قرار می گیرد.
برای تجسم در داخل یک لوله گرما در عمل، تصور کنید این فرآیند در یک چرخه به طور مساوی کار کند:
- گاز جریان را از طریق حفره توخالی از بخش های گرم تا سرد
- مایع در حال حرکت از طریق ساختار چوب از بخش های سرد تا گرم است
لوله های حرارتی تنها می توانند گرما را تغییر دهند، زمانی که گرادیان درجه حرارت در محدوده عملیاتی سیستم قرار می گیرد - هنگامی که درجه حرارت بیش از نقطه ی تراکم عنصر باشد، گازها هنگامی که دمای بالاتر از نقطه ی تراکم عنصر را تشکیل نمی دهند، فسفات نمی کنند، زمانی که درجه حرارت کمتری از نقطه بخار شدن عنصر نباشد. اما با توجه به انواع مواد مؤثر و کارکرد مایعات در دسترس، تولید کنندگان قادر به طراحی لوله های گرما هستند و عملکرد را تضمین می کنند.
مزایای و مزایای لوله های حرارتی
در مقابل روشهای متداول خنک کننده الکترونیکی، لوله های حرارتی مزایای قابل توجهی را (با محدودیت های محدودی) ارائه می دهند:
- خنک کننده منفعل: لوله های حرارتی به منظور کارکردن نیازی به سوئیچ دستی یا برق ندارند. همه چیز مورد نیاز یک تفاوت دما بین بخارپز و بخش های کندانسور است.
- بدون تعمیر و نگهداری: لوله های حرارتی سیستم های کاملا بسته / مهر و موم با قطعات مکانیکی / حرکت صفر است.
- طراحی انعطاف پذیر: لوله های گرما را می توان با ضخامت / قطر به اندازه 3 میلی متر نازک ساخته شده، در شکل های U شکل به اندازه کافی به شکل پیچیده در اطراف لبه یک پنی ساخته شده و در هر جهت / جهت (به عنوان مثال وابسته به گرانش) . این جنبه های طراحی انعطاف پذیر اجازه می دهد تا لوله های گرما به اشکال و یا الزامات خاصی برسند.
- هدایت بالا: لوله های حرارتی ساخته شده با مواد قادر به رسیدگی به درجه حرارت تا و بیشتر از 1000 درجه سانتیگراد است. انتخاب مواد پوشش، مایع کار، و ساختار wick اجازه دهید طراحان دقیق تنظیم درجه حرارت عامل.
- ارزش: لوله های گرما کوچکتر، سبک تر، موثرتر و با کیفیت تر از سیستم های خنک کننده مقایسه می شوند.