Das Wärmerohr ist eine Art Wärmeübertragungselement, das das Prinzip der Wärmeleitung und die schnellen Wärmeübertragungseigenschaften des Kühlmediums voll ausnutzt. Wärmeleitfähigkeit.
1963 wurde die Wärmerohrtechnologie von George Grover vom Los Alamos National Laboratory erfunden.
Das Wärmerohr ist eine Art Wärmeübertragungselement, das das Prinzip der Wärmeleitung und die schnellen Wärmeübertragungseigenschaften des Kühlmediums voll ausnutzt. Wärmeleitfähigkeit.
Die Heatpipe-Technologie wurde bereits in der Luft- und Raumfahrt, im Militär und in anderen Branchen eingesetzt. Seit seiner Einführung in der Heizkörperindustrie hat man die Designphilosophie herkömmlicher Heizkörper geändert und den traditionellen Wärmeableitungsmodus abgeschafft, der ausschließlich auf großvolumigen Lüftern beruht, um eine bessere Wärmeableitung zu erreichen.
Stattdessen wird ein neuer Kühlmodus mit niedriger Drehzahl, Lüfter mit geringem Luftvolumen und Heatpipe-Technologie verwendet.
Die Heatpipe-Technologie hat dem ruhigen Zeitalter der Computer eine Chance gegeben und wird in anderen elektronischen Bereichen häufig eingesetzt.
Wie funktionieren Heatpipes?
Das Funktionsprinzip des Wärmerohrs ist: Immer wenn ein Temperaturunterschied besteht, tritt zwangsläufig das Phänomen der Wärmeübertragung von der hohen zur niedrigen Temperatur auf. Das Wärmerohr nutzt Verdunstungskühlung, sodass der Temperaturunterschied zwischen den beiden Enden des Wärmerohrs sehr groß ist und die Wärme schnell weitergeleitet wird. Die Wärme der externen Wärmequelle erhöht die Temperatur des flüssigen Arbeitsmediums durch die Wärmeleitung der Rohrwand des Verdampfungsabschnitts und des mit dem Arbeitsmedium gefüllten Flüssigkeitsabsorptionskerns; Die Temperatur der Flüssigkeit steigt und die Flüssigkeitsoberfläche verdampft, bis der Sättigungsdampfdruck erreicht ist. Weg zum Dampf überzugehen. Der Dampf strömt unter einem geringen Druckunterschied zum anderen Ende, gibt Wärme ab und kondensiert wieder zu Flüssigkeit. Die Flüssigkeit fließt durch Kapillarkraft entlang des porösen Materials zurück zum Verdampfungsabschnitt. Dieser Zyklus ist schnell und die Wärme kann kontinuierlich abgeführt werden.
Technische Merkmale des Heatpipes
·Hochgeschwindigkeits-Wärmeleitungseffekt. Geringes Gewicht und einfache Struktur
·Gleichmäßige Temperaturverteilung, kann für gleichmäßige Temperatur oder isotherme Wirkung verwendet werden.·Große Wärmeübertragungskapazität. Lange Wärmeübertragungsstrecke.
·Es gibt keine aktiven Komponenten und es verbraucht selbst keinen Strom.
·Es gibt keine Einschränkung hinsichtlich der Richtung der Wärmeübertragung, das Verdampfungsende und das Kondensationsende können ausgetauscht werden. ·Einfach zu verarbeiten, um die Richtung der Wärmeübertragung zu ändern.
Langlebig, langlebig, zuverlässig, einfach zu lagern und aufzubewahren. Warum ist die Heatpipe-Technologie so leistungsstark? Wir müssen dieses Problem aus thermodynamischer Sicht betrachten.
Die Wärmeaufnahme und Wärmeabgabe von Objekten sind relativ, und wenn ein Temperaturunterschied besteht, tritt zwangsläufig das Phänomen der Wärmeübertragung von hoher auf niedrige Temperatur auf.
Es gibt drei Arten der Wärmeübertragung: Strahlung, Konvektion und Leitung, wobei die Wärmeleitung die schnellste ist.
Das Wärmerohr nutzt Verdunstungskühlung, um den Temperaturunterschied zwischen den beiden Enden des Wärmerohrs sehr groß zu machen, sodass die Wärme schnell abgeleitet werden kann.
Ein typisches Wärmerohr besteht aus einem Rohrmantel, einem Docht und einer Endkappe.
Die Herstellungsmethode besteht darin, das Innere des Rohrs auf einen Unterdruck von 1,3×(10-1~10-4)Pa zu pumpen und es dann mit einer geeigneten Menge Arbeitsflüssigkeit zu füllen, so dass die Kapillare entsteht Das poröse Material des Flüssigkeitsabsorptionskerns nahe der Innenwand des Rohrs wird mit Flüssigkeit gefüllt und dann versiegelt.
Der Siedepunkt der Flüssigkeit sinkt unter Unterdruck und sie verflüchtigt sich leicht. Die Rohrwand verfügt über einen flüssigkeitsabsorbierenden Docht, der aus kapillarporösen Materialien besteht.
Wärmerohrmaterial und gemeinsames Arbeitsmedium
Ein Ende des Wärmerohrs ist das Verdampfungsende und das andere Ende ist das Kondensationsende.
Wenn ein Abschnitt des Wärmerohrs erhitzt wird, verdampft die Flüssigkeit in der Kapillare schnell, und der Dampf strömt unter einem kleinen Druckunterschied zum anderen Ende, gibt Wärme ab und kondensiert wieder zu Flüssigkeit.
Die Flüssigkeit fließt durch Kapillarkraft entlang des porösen Materials zurück zum Verdampfungsabschnitt, und der Zyklus ist endlos. Die Wärme wird von einem Ende des Wärmerohrs zum anderen Ende übertragen. Dieser Zyklus erfolgt schnell und die Wärme kann kontinuierlich weitergeleitet werden.
Sechs zugehörige Prozesse der Wärmeübertragung in Wärmerohren
1. Wärme wird von der Wärmequelle durch die Wand des Wärmerohrs und den mit Arbeitsflüssigkeit gefüllten Docht auf die Grenzfläche (Flüssigkeit-Dampf) übertragen;
2. Die Flüssigkeit verdampft an der Grenzfläche (Flüssigkeit-Dampf) im Verdampfungsabschnitt und 3. Der Dampf in der Dampfkammer strömt vom Verdampfungsabschnitt zum Kondensationsabschnitt;
4. Der Dampf kondensiert an der Dampf-Flüssigkeits-Grenzfläche im Kondensationsabschnitt;
5. Die Wärme wird von der (Dampf-Flüssigkeits-)Grenzfläche durch den Docht, die Flüssigkeit und die Rohrwand zur Kältequelle übertragen;
6. Im Docht wird die kondensierte Arbeitsflüssigkeit aufgrund der Kapillarwirkung in den Verdampfungsabschnitt zurückgeführt.
Interne Struktur des Wärmerohrs
Die poröse Schicht an der Innenwand des Wärmerohrs hat viele Formen, die häufigsten sind: Metallpulversinterung, Rille, Metallgeflecht usw.
1. Heiße Schlackenstruktur
Im wahrsten Sinne des Wortes ähnelt die innere Struktur dieses Wärmerohrs verkohlten Briketts oder heißer Schlacke.
In der scheinbar rauen Innenwand gibt es alle möglichen winzigen Löcher, sie wirken wie Kapillaren im menschlichen Körper. Die Flüssigkeit im Wärmerohr bewegt sich in diesen kleinen Löchern und bildet eine starke Siphonkraft.
Tatsächlich ist der Prozess zur Herstellung eines solchen Wärmerohrs relativ kompliziert. Das Kupferpulver wird auf eine bestimmte Temperatur erhitzt. Bevor es vollständig geschmolzen ist, schmilzt zunächst die Stirnkante der Kupferpulverpartikel und haftet an dem umgebenden Kupferpulver, wodurch das entsteht, was Sie jetzt sehen. zur Hohlstruktur.
Auf dem Bild könnte man denken, dass es sehr weich ist, aber tatsächlich ist diese heiße Schlacke weder weich noch locker, sondern sehr fest.
Da es sich um eine Substanz handelt, die durch Kupferpulver bei hoher Temperatur erhitzt wird, stellen sie nach dem Abkühlen die ursprüngliche harte Textur des Metalls wieder her.
Darüber hinaus sind die Herstellungskosten des Wärmerohrs bei diesem Verfahren und dieser Struktur aus fertigungstechnischer Sicht relativ hoch.
2. Rillenstruktur
Die innere Struktur dieses Wärmerohrs ist wie parallele Gräben gestaltet.
Es wirkt auch wie Kapillaren, und die zurückfließende Flüssigkeit wird durch diese Rillen schnell in das Wärmerohr geleitet.
Je nach Präzision und Feinheit des Schlitzes, je nach Prozessniveau und Richtung der Nut usw. hat dies jedoch einen großen Einfluss auf die Wärmeableitung des Wärmerohrs.
Unter dem Gesichtspunkt der Produktionskosten ist die Herstellung dieses Wärmerohrs relativ einfach, einfacher herzustellen und relativ kostengünstig herzustellen.
Allerdings ist die Verarbeitungstechnologie der Heatpipe-Nut anspruchsvoller. Im Allgemeinen ist es das beste Design, der Richtung des Flüssigkeitsrücklaufs zu folgen, sodass die Wärmeableitungseffizienz theoretisch nicht so hoch ist wie beim ersteren.
3. Mehrere Metallgeflechte
Immer mehr gängige Heatpipe-Heizkörper verwenden dieses Multi-Metallgeflecht-Design. Auf dem Bild können Sie leicht erkennen, dass das flockige Zeug im Inneren des Wärmerohrs wie ein zerbrochener Strohhut aussieht.
– Im Allgemeinen besteht die Innenseite dieses Wärmerohrs aus einem Metallgewebe aus Kupferdrähten. Es gibt viele Lücken zwischen den kleinen Kupferdrähten, aber die Struktur des Gewebes verhindert, dass sich das Gewebe verschiebt und das Wärmerohr blockiert.
Unter Kostengesichtspunkten ist der interne Aufbau dieses Wärmerohrs relativ einfach und auch einfacher herzustellen.
Zum Füllen dieser Multimetall-Mesh-Gewebe wird nur ein gewöhnliches Kupferrohr benötigt. Theoretisch ist der Wärmeableitungseffekt nicht so gut wie bei den beiden vorherigen.
