Топлинната тръба е пасивно двуфазно устройство за топлопреминаване, което премества топлинната енергия през вечни цикли на изпаряване и кондензация. Помислете за него като радиатора в колата си.
Топлинна тръба включва куха обвивка / обвивка (например тръба), изработена от термопроводящ материал (напр. Мед, алуминий), работен флуид (т.е. течност, която може ефективно да абсорбира и предава енергия) заедно в напълно затворена / запечатана система.
Топлинните тръби се използват за системи за ОВК, аерокосмически приложения (напр. Термичен контрол за космически кораби) и - най-често - за охлаждане на електронни горещи точки. Топлинните тръби могат да бъдат малки за отделни компоненти (напр. CPU, GPU ) и / или персонални устройства (например смартфони / таблети, лаптопи, компютри) или достатъчно големи, заграждения ).
Как функционира ли термоизолацията?
Концепцията зад тръбата за отопление е подобна на тази на автомобилния радиатор или компютърната течна охладителна система, но с по-големи предимства. Технологията за топлинни тръби се използва чрез използване на механиката (т.е. физиката) на:
- Топлопроводимост
- Фазов преход
- конвекция
- Капилярно действие
Единият край на топлинната тръба, който поддържа контакт с високотемпературен източник (напр. CPU ), е известен като изпарителният участък . Тъй като изпарителният участък започва да получава достатъчно топлинен вход (топлопроводимост), локалната работна течност, съдържаща се в фитилната структура, облицоваща корпуса, след това се изпарява от течност до газово състояние (фазов преход). Горещият газ запълва кухината в купчината.
Тъй като налягането на въздуха се натрупва в кухината на секцията на изпарителя, тя започва да задвижва латентната топлина, водеща към парите, към студения край на тръбата (конвекция). Този студен край е известен като секцията на кондензатора . Парата в секцията на кондензатора се охлажда до точката, в която кондензира отново в течно състояние (фазов преход), освобождавайки латентната топлина, която се абсорбира от процеса на изпаряване. Латентната топлина се прехвърля към корпуса (топлопроводимост), където лесно може да се отстрани от системата (напр. С вентилатор и / или радиатор).
Охладеният работен флуид се напоява от структурата на фитила и се разпределя обратно към секцията на изпарителя (капилярно действие). След като флуидът достигне секцията на изпарителя, той се излага на входа за топлина, който продължава цикъла отново.
За да визуализирате вътрешността на топлинната тръба в действие, представете си, че тези процеси работят гладко в цикъл:
- Газ, преминаващ през кухата кухина от горещи към студени секции
- Течността преминава през структурата на фитила от студените до горещите секции
Топлинните тръби могат да преместват топлината само когато температурният градиент попада в обхвата на работа на системата - газовете няма да се кондензират, когато температурите превишат точката на кондензация на елемента, течностите няма да се изпарят, когато температурите не достигнат точката на изпаряване на елемента. Но като се има предвид разнообразието от ефективни материали и налични работни течности, производителите са в състояние да настроят фина настройка на топлинните тръби и да гарантират ефективността.
Предимства и предимства на топлопроводите
В сравнение с традиционните методи за електронно охлаждане, топлинните тръби предлагат значителни предимства (с няколко ограничения):
- Пасивно охлаждане: Нагревателните тръби не се нуждаят от ръчен прекъсвач или електричество, за да функционират. Необходимо е само температурна разлика между секциите на изпарителя и кондензатора.
- Без поддръжка: Топлинните тръби са напълно затворени / затворени системи с нулеви механични / подвижни части.
- Гъвкав дизайн: Топлопроводите могат да бъдат направени с дебелина / диаметър, тънък като 3 мм, да бъдат оформени в U-образни форми, достатъчно за навиване около ръба на стотинка и да работят във всяка посока / ориентация (т.е. не зависи от гравитацията) , Тези гъвкави аспекти на дизайна позволяват топлинните тръби да отговарят на специфични форми и / или изисквания.
- Висока проводимост: Топлинните тръби са изработени от материали, които могат да обработват температури до и над 1000 градуса. Изборът на корпусни материали, работещи течности и фитилни конструкции позволяват на дизайнерите да изгладят обхвата на работната температура.
- Стойност: Топлинните тръби са склонни да бъдат по-малки, по-леки, по-ефективни и по-достъпни за производство от сравнимите видове охладителни системи.