Toplotna cev je pasivna, dvofazna naprava za prenos toplote, ki preseljuje toplotno energijo skozi trajne cikle vaporizacije in kondenzacije. Pomislite na to kot radiator v vašem avtomobilu.
Toplotna cev vsebuje votlo ohišje / ovojnico (npr. Cev), izdelano iz toplotno prevodnega materiala (npr. Bakra, aluminija), delovne tekočine (tj. Tekočine, ki lahko učinkovito absorbira in prenaša energijo) in strukturo / skupaj v popolnoma zaprtem / zaprtem sistemu.
Toplotne cevi se uporabljajo za HVAC sisteme, letalske aplikacije (npr. Termični nadzor za vesoljska vozila) in - najpogosteje - hlajenje elektronskih vročih točk. (Npr. Pametne telefone / tablične računalnike, prenosne računalnike, računalnike) ali dovolj velike, da se lahko prilagajajo ohišja s polno velikostjo (npr. Podatki, omrežje ali strešniki strežnikov / ohišja ).
Kako deluje toplotna cev?
Koncept toplotne cevi je podoben kot pri avtomobilskem radiatorju ali računalniški tekoči hladilni sistem, vendar z večjimi prednosti. Tehnologija toplotnih cevi deluje z uporabo mehanike (tj. Fizike):
- Toplotna prevodnost
- Fazni prehod
- Konvekcija
- Kapilarno delovanje
En konec toplotne cevi, ki vzdržuje stik z virom visoke temperature (npr. CPU ), je znan kot odsek uparjalnika . Ker se odsek uparjalnika začne z zadostno vhodno toplotno močjo (toplotna prevodnost), lokalno delovno tekočino, ki se nahaja v pletni strukturi, ki obdaja ohišje, nato izhlapi iz tekočine v plinasto stanje (fazni prehod). Vroči plin napolni votlo votlino znotraj toplotne cevi.
Ker tlak zraka nastaja v notranjosti votlega odseka uparjalnika, začne teči latentno toploto, ki nosi hlap, proti hladnejšemu koncu toplotne cevi (konvekcija). Ta hladni konec je znan kot odsek kondenzatorja . Hlapi v kondenzacijskem odseku se ohladijo do točke, kjer se kondenzira nazaj v tekoče stanje (fazni prehod), sprošča latentno toploto, ki jo absorbira proces uparjanja. Prenesena toplota se prenese v ohišje (toplotna prevodnost), kjer ga je mogoče zlahka odstraniti od sistema (npr. Z ventilatorjem in / ali hladilnikom).
Ohlajeno delovno tekočino namočimo s strukturo stene in porazdelimo nazaj v odsek uparjalnika (kapilarno delovanje). Ko tekočina doseže odsek uparjalnika, postane izpostavljena toplotnemu toku, ki znova nadaljuje cikel.
Za vizualizacijo notranjosti toplotne cevi v delovanju si predstavljamo, da ti procesi delujejo gladko v ciklu:
- Plin, ki teče skozi votlo votlino od vročih do hladnih odsekov
- Tekočina, ki se premika skozi strukturo sten iz hladnih na vroče dele
Toplotne cevi lahko premestijo le, če je temperaturni gradient znotraj delovnega območja sistema - plini ne bodo kondenzirali, ko temperature presežejo kondenzacijsko točko elementa, tekočine ne izhlapijo, ko temperature ne dosegajo točke izparevanja elementa. Toda glede na različne učinkovite materiale in razpoložljive delovne tekočine lahko proizvajalci natančneje prilagodijo zasnovo toplotnih cevi in zagotavljajo učinkovitost.
Prednosti in koristi toplotnih cevi
V primerjavi s konvencionalnimi metodami elektronskega hlajenja, toplotne cevi ponujajo pomembne koristi (z nekaj omejitvami):
- Pasivno hlajenje: Toplotne cevi za delovanje ne potrebujejo ročnega stikala ali električne energije. Vse, kar je potrebno, je temperaturna razlika med odsekom uparjalnika in kondenzatorjem.
- Brez vzdrževanja: Toplotne cevi so popolnoma zaprti / zaprti sistemi z ničelnimi mehanskimi / gibljivimi deli.
- Fleksibilno oblikovanje: Toplotne cevi so lahko izdelane s tanko debelino 3 mm, debeline 3 mm, oblikovane v obliki črke U, ki je dovolj tesno, da se zaviha okoli roba penisa in deluje v kateri koli smeri / usmeritvi (tj. Ne odvisna od gravitacije) . Ti prožni aspekti oblikovanja omogočajo, da toplotne cevi izpolnjujejo posebne oblike in / ali zahteve.
- Visoka prevodnost: Toplotne cevi so narejene iz materialov, ki so sposobni rokovanja do in več kot 1000 stopinj C. Izbor materialov ohišja, delovnih tekočin in stenskih konstrukcij omogočajo oblikovalcem natančno nastavljanje delovne temperature.
- Vrednost: Toplotne cevi so ponavadi manjše, lažje, učinkovitejše in bolj dostopne kot primerljive vrste hladilnih sistemov.