HeatPipe Podstawowa wiedza i punkty projektowe
Rurki cieplne są często używane w obecnych projektach termicznych, w tym w naszych popularnych laptopach, komputerach PC i telefonach komórkowych. Podczas projektowania rurki cieplnej należy wziąć pod uwagę następujące czynniki:
1. Obciążenie cieplne lub ciepło do przeniesienia
2. Temperatura pracy
3. Materiał rury
4. Płyn roboczy
5. Struktura kapilarna
6. Długość i średnica rurki cieplnej
7. Długość kontaktu strefy parowania
8. Długość kontaktu obszaru kompensacji
9. Kierunek grawitacji
10. Wpływ gięcia i płaskości rur cieplnych
Czym jest struktura kapilarna? Jak to wpływa na wydajność rurek cieplnych?
Istnieją cztery wspólne kapilaryRurki cieplnekonstrukcje, w tym rowki, siatki druciane, proszek spiekany, metal i włókno. Struktura kapilarna jest wyłożona na wewnętrznej ściance pojemnika z rurką cieplną i umożliwia przepływ cieczy z jednego końca rurki cieplnej do drugiego poprzez działanie kapilarne. Każda struktura kapilarna ma swoje wady i zalety. Nie ma idealnej struktury kapilarnej. Każda struktura kapilarna ma swój własny limit.
Struktura rowka:Granica kapilar jest najniższa, ale efekt jest najlepszy, gdy skraplacz znajduje się nad parownikiem
Siatka drucianaStruktura:W przypadku najbardziej jednolitego rdzenia bawełnianego, jego zasada działania przebiega w kierunku grawitacji, gdzie parownik znajduje się nad skraplaczem.
Spiekany proszekStruktura:Efekt jest najlepszy w kierunku grawitacji. Ponieważ rdzeń ze spiekanego metalu proszkowego jest związany ze ścianką rury za pomocą metalu, jego przewodzenie ciepła od ścianki rury do rdzenia lub odwrotnie jest najlepsze z czterech powszechnych rdzeni.
Metalowei struktura włókien:nadaje się do gięcia rur cieplnych o małym promieniu.
Jak długość i średnica wpływają na wydajność rurki cieplnej?
Różnica ciśnień pary między skraplaczem a parownikiem określa szybkość propagacji pary między skraplaczem a parownikiem. Ponadto średnica i długość rurki cieplnej wpływa na prędkość propagacji pary, dlatego należy to uwzględnić przy projektowaniu rurki cieplnej. Większa powierzchnia przekroju rurki cieplnej (tj. większa średnica rurki cieplnej) pozwoli na przeniesienie większej ilości pary z parownika do skraplacza. Pole przekroju rurki cieplnej jest bezpośrednią funkcją granicy akustycznej i granicy porywania rurki cieplnej. Jednak temperatura robocza rurki cieplnej wpływa również na granicę akustyczną rurki cieplnej. Porównując wymianę ciepła rur cieplnych o różnych średnicach. Widać, że rura cieplna przenosi więcej ciepła przy wyższej temperaturze pracy.
Szybkość, z jaką płyn roboczy powraca ze skraplacza do parownika, jest kontrolowana przez limit kapilarny i jest odwrotną funkcją długości rurki cieplnej. Dłuższe ciepłowody przenoszą mniej ciepła niż krótsze ciepłowody.
Jak kierunek grawitacji wpływa na wydajność rurek cieplnych?
Konstrukcja o wysokim limicie kapilarnym może przezwyciężyć grawitację i przenosić więcej płynu roboczego ze skraplacza do parownika. Jednak, jak wspomniano wcześniej, absorber ciepła z rdzeniem ze spiekanego metalu proszkowego z najwyższym limitem kapilarnym działa najlepiej w warunkach wspomaganych grawitacją (parownik znajduje się nad skraplaczem).
Jak gięcie rurek cieplnych wpływa na wydajność?
Jeśli promień gięcia jest zbyt mały, warstwa spieku lub siatki drucianej ulegnie uszkodzeniu. Dlatego kolanko rurki cieplnej może zmniejszać ciepło, które może być przekazywane. Wyniki eksperymentalne pokazują, że jeśli promień gięcia jest równy lub większy niż 3 razy, zginanie nie wpłynie na wydajność.
Jak spłaszczona grubość rurki cieplnej wpływa na wydajność?
Jeśli rurka cieplna jest spłaszczona, granica dźwięku i granica porywania zostanie zmniejszona w stosunku do spłaszczonej grubości. Dlatego nadmierne spłaszczenie rurki cieplnej zmniejszy ciepło, które może być przenoszone, a nawet całkowicie zablokuje przepływ pary. Wyniki eksperymentów pokazują, że prawidłowe spłaszczenie nie wpłynie na wydajność, ale nadmierne spłaszczenie wpłynie na wydajność. Jeśli grubość kanału parowego po spłaszczeniu jest większa niż 2 mm, wydajność nie zostanie zmniejszona w porównaniu z rurą okrągłą.
Jak średnia temperatura pracy wpływa na wydajność?
Średnia temperatura pracy rurki cieplnej wpłynie na wydajność. Im wyższa średnia temperatura, tym lepsza wydajność. Wynika to z mniejszej lepkości płynu roboczego w wyższych temperaturach, co umożliwia przepływ większej ilości płynu roboczego z parownika do rdzenia olejowego przez skraplacz. W wyższych temperaturach płyn roboczy może również stać się bardziej lotny do stanu gazowego.
Czy rura grzewcza jest niezawodna?
Rurka cieplna nie ma ruchomych części i charakteryzuje się wysoką niezawodnością. Należy jednak zachować ostrożność przy projektowaniu i produkcji rur cieplnych. Dwa czynniki produkcyjne obniżą niezawodność rurek cieplnych: szczelność i czystość. Każdy wyciek w rurce cieplnej ostatecznie spowoduje jej awarię. Jeśli komora wewnętrzna nie zostanie dokładnie wyczyszczona, podczas podgrzewania rurki cieplnej, pozostałości będą wytwarzać nieskraplający się gaz i zmniejszać wydajność rurki.
