Como funcionam os tubos de calor

O tubo de calor tubo de calor é um tipo de elemento de transferência de calor, que faz pleno uso do princípio da condução de calor e das propriedades de transferência rápida de calor do meio de resfriamento. condutividade térmica.

 

 

Em 1963, a tecnologia de tubo de calor foi inventada por George Grover do Laboratório Nacional de Los Alamos.

 

O tubo de calor é um tipo de elemento de transferência de calor, que faz pleno uso do princípio da condução de calor e das propriedades de transferência rápida de calor do meio de resfriamento. condutividade térmica.

 

A tecnologia de tubos de calor já foi usada nas indústrias aeroespacial, militar e outras. Desde que foi introduzido na indústria de fabricação de radiadores, as pessoas mudaram o pensamento de design dos radiadores tradicionais e se livraram do modo tradicional de dissipação de calor que depende exclusivamente de ventiladores de alto volume para obter melhor dissipação de calor.

 

Em vez disso, ele adota um novo modo de resfriamento com baixa velocidade, ventilador de baixo volume de ar e tecnologia de tubo de calor.

 

A tecnologia de tubos de calor trouxe uma oportunidade para a era silenciosa dos computadores e tem sido amplamente utilizada em outros campos eletrônicos.

 

Como funcionam os tubos de calor?

 

O princípio de funcionamento do tubo de calor é: sempre que houver uma diferença de temperatura, o fenômeno de transferência de calor da alta temperatura para a baixa temperatura ocorrerá inevitavelmente. O tubo de calor utiliza resfriamento evaporativo, de modo que a diferença de temperatura entre as duas extremidades do tubo de calor é muito grande, para que o calor seja conduzido rapidamente. O calor da fonte de calor externa aumenta a temperatura do meio de trabalho líquido através da condução de calor da parede do tubo da seção de evaporação e do núcleo absorvente líquido preenchido com o meio de trabalho; a temperatura do líquido aumenta e a superfície do líquido evapora até atingir a pressão de vapor saturado. maneira de passar para o vapor. O vapor flui para a outra extremidade sob uma pequena diferença de pressão, libera calor e condensa novamente em líquido, e o líquido flui de volta para a seção de evaporação ao longo do material poroso por força capilar. Este ciclo é rápido e o calor pode ser continuamente dissipado.

 

Características técnicas do tubo de calor

 

·Efeito de condução de calor em alta velocidade. Estrutura leve e simples

 

·Distribuição uniforme de temperatura, pode ser usada para temperatura uniforme ou ação isotérmica.·Grande capacidade de transferência de calor. Longa distância de transferência de calor.

 

·Não há componentes ativos e não consome energia em si.

 

·Não há restrição na direção da transferência de calor, a extremidade de evaporação e a extremidade de condensação podem ser trocadas. ·Fácil de processar para mudar a direção da transferência de calor.

 

Durável, longa vida, confiável, fácil de armazenar e manter. Por que a tecnologia de tubos de calor tem um desempenho tão alto? Temos que olhar para este problema do ponto de vista termodinâmico.

 

A absorção e liberação de calor dos objetos são relativas e, sempre que houver uma diferença de temperatura, o fenômeno de transferência de calor de alta temperatura para baixa temperatura ocorrerá inevitavelmente.

 

Existem três formas de transferência de calor: radiação, convecção e condução, entre as quais a condução de calor é a mais rápida.

 

O tubo de calor usa resfriamento evaporativo para tornar a diferença de temperatura entre as duas extremidades do tubo de calor muito grande, para que o calor possa ser conduzido rapidamente.

 

 

Um tubo de calor típico consiste em um invólucro de tubo, um pavio e uma tampa final.

 

O método de produção é bombear o interior do tubo a uma pressão negativa de 1,3 × (10-1 ~ 10-4) Pa e, em seguida, enchê-lo com uma quantidade adequada de líquido de trabalho, de modo que o capilar o material poroso do núcleo de absorção de líquido próximo à parede interna do tubo é preenchido com líquido e depois selado.

 

O ponto de ebulição do líquido diminui sob pressão negativa e é fácil de volatilizar. A parede do tubo possui um pavio absorvente de líquidos, composto de materiais porosos capilares.

 

Material do tubo de calor e fluido de trabalho comum

 

Uma extremidade do tubo de calor é a extremidade de evaporação e a outra extremidade é a extremidade de condensação.

 

Quando uma seção do tubo de calor é aquecida, o líquido no capilar evapora rapidamente e o vapor flui para a outra extremidade sob uma pequena diferença de pressão, libera calor e se condensa novamente em líquido.

 

O líquido flui de volta para a seção de evaporação ao longo do material poroso por força capilar e o ciclo é interminável. O calor é transferido de uma extremidade do tubo de calor para a outra extremidade. Este ciclo é realizado rapidamente e o calor pode ser conduzido continuamente.

 

Seis processos associados de transferência de calor em tubos de calor

 

1. O calor é transferido da fonte de calor para a interface (líquido-vapor) através da parede do tubo de calor e do pavio preenchido com líquido de trabalho;

 

2. O líquido evapora na interface (líquido-vapor) na seção de evaporação e 3. O vapor na câmara de vapor flui da seção de evaporação para a seção de condensação;

 

4. O vapor condensa na interface vapor-líquido na seção de condensação;

 

5. O calor é transferido da interface (vapor-líquido) para a fonte fria através do pavio, do líquido e da parede do tubo;

 

6. No pavio, o líquido de trabalho condensado é retornado à seção de evaporação devido à ação capilar.

 

Estrutura interna do tubo de calor

 

A camada porosa na parede interna do tubo de calor tem muitas formas, as mais comuns são: sinterização de pó metálico, ranhura, malha metálica, etc.

 

1.Estrutura de escória quente

 

 

Literalmente, a estrutura interna deste tubo de calor é como briquetes carbonizados ou escória quente.

 

Na parede interna aparentemente áspera, existem todos os tipos de pequenos orifícios, eles são como capilares no corpo humano, o líquido no tubo de calor irá passar por esses pequenos orifícios, formando uma forte força de sifão.

 

Na verdade, o processo de fabricação desse tubo de calor é relativamente complicado. O pó de cobre é aquecido a uma determinada temperatura. Antes de derreter completamente, a borda frontal das partículas de pó de cobre primeiro derreterá e aderirá ao pó de cobre circundante, formando assim o que você vê agora. para a estrutura oca.

 

 

Pela imagem, você pode pensar que é muito macio, mas na verdade, essa escória quente não é nem macia nem solta, mas muito forte.

 

Por ser uma substância aquecida pelo pó de cobre em alta temperatura, após esfriar, restaura a textura dura original do metal.

 

Além disso, do ponto de vista de fabricação, o custo de fabricação do tubo de calor com este processo e estrutura é relativamente alto.

 

2. Estrutura de ranhura

 

 

A estrutura interna deste tubo de calor é projetada como valas paralelas.

 

Ele também atua como capilares, e o líquido que retorna é rapidamente conduzido no tubo de calor através dessas ranhuras.

 

Porém, de acordo com a precisão e finura da ranhura, de acordo com o nível do processo e a direção da ranhura, etc., terá um grande impacto na dissipação de calor do tubo de calor.

 

Do ponto de vista do custo de produção, a fabricação deste tubo de calor é relativamente simples, mais fácil de fabricar e relativamente barata de fabricar.

 

No entanto, a tecnologia de processamento da ranhura do tubo de calor é mais exigente. De modo geral, é o melhor projeto seguir a direção do retorno do líquido, portanto, teoricamente, a eficiência de dissipação de calor não é tão alta quanto a anterior.

 

3. Múltiplas malhas de metal

 

Cada vez mais radiadores de tubo de calor comuns usam esse design de malha multimetálica. Pela foto, você pode ver facilmente que o material floculento dentro do tubo de calor é como um chapéu de palha quebrado.

 

- Geralmente, o interior deste tubo de calor é um tecido metálico feito de fios de cobre. Existem muitas lacunas entre os pequenos fios de cobre, mas a estrutura do tecido não permitirá que o tecido se desloque e bloqueie o tubo de calor.

 

Do ponto de vista do custo, a estrutura interna deste tubo de calor é relativamente simples e também mais simples de fabricar.

 

Apenas um tubo de cobre comum é necessário para preencher esses tecidos de malha multimetálica. Em teoria, o efeito de dissipação de calor não é tão bom quanto os dois anteriores.