HeatPipe osnovno znanje i bodovi dizajna
Toplotne cijevi se često koriste u trenutnom termičkom dizajnu, uključujući naše uobičajene laptope, PC i mobilne telefone. Sljedeće faktore potrebno je uzeti u obzir pri dizajnu toplinske cijevi:
1. Toplotno opterećenje ili toplina koja se prenosi
2. Radna temperatura
3. Materijal cijevi
4. Radni fluid
5. Kapilarna struktura
6. Dužina i prečnik toplotne cevi
7. Kontaktna dužina zone isparavanja
8. Kontaktna dužina kompenzacionog područja
9. Smjer gravitacije
10. Utjecaj savijanja i ravnosti toplotnih cijevi
Šta je kapilarna struktura? Kako to utiče na performanse toplotnih cevi
Postoje četiri zajedničke kapilareToplotne cijevistrukture, uključujući žljebove, žičanu mrežu, sinterirani prah, metal i vlakna. Kapilarna struktura je obložena na unutrašnjoj stijenci spremnika toplinske cijevi i omogućava tečnosti da teče s jednog kraja toplotne cijevi na drugi kroz kapilarno djelovanje. Svaka kapilarna struktura ima svoje prednosti i nedostatke. Ne postoji savršena kapilarna struktura. Svaka kapilarna struktura ima svoju granicu.
Struktura žljebova:Kapilarna granica je najniža, ali efekat je najbolji kada se kondenzator nalazi iznad isparivača
Žičana mrežastruktura:Sa najujednačenijim pamučnim jezgrom, njegov princip rada je u smjeru gravitacije gdje se isparivač nalazi iznad kondenzatora.
Sinterovani prahstruktura:Efekat je najbolji u pravcu gravitacije. Budući da je jezgro od sinterovanog praha metala vezano za zid cijevi kroz metal, njegova provodljivost topline od zida cijevi do jezgre ili obrnuto je najbolja od četiri uobičajena jezgra.
Metal and struktura vlakana:pogodan za toplotne cijevi malog radijusa savijanja.
Kako dužina i prečnik utiču na performanse toplotnih cevi
Razlika tlaka pare između kondenzatora i isparivača određuje brzinu širenja pare između kondenzatora i isparivača. Pored toga, prečnik i dužina toplotne cevi će uticati na brzinu širenja pare, pa se to mora uzeti u obzir pri projektovanju toplotne cevi. Veća površina poprečnog presjeka toplinske cijevi (tj. veći prečnik toplotne cijevi) će omogućiti da se veća količina pare prenese iz isparivača u kondenzator. Površina poprečnog presjeka toplinske cijevi je direktna funkcija akustičke granice i granice uvlačenja toplinske cijevi. Međutim, radna temperatura toplotne cevi će takođe uticati na akustičku granicu toplotne cevi. Poređenjem prijenosa topline toplotnih cijevi različitih promjera. Može se vidjeti da toplotna cijev prenosi više topline na višoj radnoj temperaturi.
Brzina kojom se radni fluid vraća iz kondenzatora u isparivač kontrolira kapilarna granica i recipročna je funkcija dužine toplinske cijevi. Duže toplotne cevi prenose manje toplote od kraćih toplotnih cevi.
Kako smjer gravitacije utječe na performanse toplotnih cijevi
Struktura sa visokim kapilarnim ograničenjem može savladati gravitaciju i prenijeti više radne tekućine iz kondenzatora u isparivač. Međutim, kao što je ranije spomenuto, apsorber topline s jezgrom od sinteriranog praha s najvišom kapilarnom granicom najbolje funkcionira u uvjetima uz pomoć gravitacije (isparivač je iznad kondenzatora).
Kako savijanje toplotnih cevi utiče na performanse
Ako je radijus savijanja premali, oštetit će se sloj metalnog praha od sinteriranja ili žičane mreže. Stoga, koljeno toplotne cijevi može smanjiti toplinu koja se može prenijeti. Eksperimentalni rezultati pokazuju da ako je radijus savijanja jednak ili veći od 3 puta, savijanje neće utjecati na performanse.
Kako spljoštena debljina toplotne cijevi utiče na performanse
Ako je toplotna cijev spljoštena, ograničenje zvuka i granica uvlačenja će se smanjiti u odnosu na spljoštenu debljinu. Stoga će prekomjerno spljoštenje toplinske cijevi smanjiti toplinu koja se može prenijeti, pa čak i potpuno blokirati prolaz pare. Eksperimentalni rezultati pokazuju da pravilno spljoštenje neće utjecati na performanse, ali će pretjerano spljoštenje utjecati na performanse. Ako je debljina parnog kanala nakon ravnanja veća od 2 mm, performanse neće biti smanjene u odnosu na kružnu cijev.
Kako prosječna radna temperatura utiče na performanse
Prosječna radna temperatura toplinske cijevi će uticati na performanse. Što je viša prosječna temperatura, to su bolje performanse. To je zbog nižeg viskoziteta radnog fluida na višim temperaturama, što omogućava da više radnog fluida teče iz isparivača u jezgro ulja kroz kondenzator. Na višim temperaturama radni fluid također može postati isparljiviji u plinovito stanje.
Da li je toplotna cijev pouzdana
Toplotna cijev nema pokretne dijelove i ima visoku pouzdanost. Međutim, potrebno je voditi računa o dizajnu i proizvodnji toplotnih cijevi. Dva proizvodna faktora će smanjiti pouzdanost toplotnih cijevi: nepropusnost i čistoća. Svako curenje u toplotnoj cevi će na kraju dovesti do kvara toplotne cevi. Ako se unutrašnja komora ne očisti temeljito, kada se toplotna cijev zagrije, ostatak će proizvesti plin koji se ne može kondenzirati i smanjiti performanse cijevi.
