Toplotna cijev je pasivni, dvostepeni uređaj za prenos toplote koji premešta toplotnu energiju kroz trajne cikluse vaporizacije i kondenzacije. Zamislite to kao radijator u vašem automobilu.
Cev za toplotu uključuje šuplje kućište / kovertu (npr. Cijev) napravljenog od termoprovodljivog materijala (npr. Bakra, aluminijuma), radne tečnosti (tj. Tečnosti koja može efikasno da apsorbuje i prenese energiju) i strukturu / zajedno u potpuno zatvorenom / zapečaćenom sistemu.
Toplotne cijevi se koriste za HVAC sisteme, vazduhoplovne primjene (npr. Termička kontrola za svemirske letve) i - najčešće - hlađenje elektronskih vrućih tačaka. Toplotne cevi mogu biti male za pojedinačne komponente (npr. CPU, GPU ) i / ili lične uređaje (npr. Pametne telefone / tablete, laptopove, kompjutere) ili dovoljno velike za prilagođavanje kućišta u punoj veličini (npr. Podaci, mreža ili serveri / kućišta ).
Kako radi toplotna cijev?
Koncept iza toplotne cevi je sličan onome kod automatskog radijatora ili rashladnog sistema računarske tečnosti , ali sa većim prednostima. Tehnologija toplotne cevi radi pomoću mehanike (tj. Fizike):
- Termička provodljivost
- Faza tranzicije
- Konvekcija
- Kapilarna akcija
Jedan kraj toplotne cevi koji održava kontakt sa izvorom visoke temperature (npr. CPU ) poznat je kao odsek isparivača . Kako delovi isparivača počinju da dobijaju dovoljnu toplotnu snagu (toplotna provodljivost), lokalna radna tečnost koja se nalazi u pletivnoj strukturi koja leži u kućištu zatim se upari iz tečnosti u stanje gasova (fazna tranzicija). Vrući gas ispunjava šuplju šupljinu unutar toplotne cevi.
Kako se pritisak vazduha razvija unutar šupljine odseka izparača, on počinje da vodi latentnu toplinu prenosa pare - prema hladnom kraju toplotne cevi (konvekcija). Ovaj hladni kraj je poznat kao deo kondenzatora . Para u dijelu kondenzatora hladi do tačke gde se kondenzuje nazad u tečnost (fazna tranzicija), oslobađajući latentnu toplotu koja je apsorbovana procesom uparivanja. Latentna toplota prenosi u kućište (toplotna provodljivost) gde se lako može ukloniti od sistema (npr. Sa ventilatorom i / ili hladnjakom).
Hlađena radna tečnost je namotana strukturom za vuču i raspoređena prema odseku isparivača (kapilarno dejstvo). Kada tekućina dostigne deo isparivača, postaje izložena ulazu toplote, koji ponovo nastavlja ciklus.
Da bi vizuelizovali unutrašnjost toplotne cevi u akciji, zamislite da ovi procesi rade glatko u ciklusu:
- Gas koji prolazi kroz šuplju šupljinu od vrućih do hladnih dijelova
- Tečnost koja se kreće kroz strukturu krute od hladnih do vrućih delova
Toplotne cijevi mogu premjestiti samo ako temperaturni gradijent padne unutar operativnog opsega sistema - gasovi neće kondenzovati kada temperature prelaze tačku kondenzacije elementa, tečnosti neće ispariti kada temperature padnu na tačku vaporizacije elementa. Međutim, imajući u vidu različite efikasne materijale i radne fluide, proizvođači mogu fino podesiti dizajn toplotnih cevi i garantovati performanse.
Prednosti i prednosti toplotnih cijevi
Protiv konvencionalnih metoda elektronskog hlađenja, toplotne cevi nude značajne prednosti (sa nekoliko ograničenja):
- Pasivno hlađenje: Za toplotne cijevi nije potreban ručni prekidač ili struja za funkcionisanje. Sve što je potrebno je razlika u temperaturi između isparivača i dijelova kondenzatora.
- Bez održavanja: Toplotne cijevi su potpuno zatvoreni / zatvoreni sistemi sa nultim mehaničkim / pokretnim dijelovima.
- Fleksibilni dizajn: Toplotne cevi mogu se napraviti debljinom / prečnikom tanke od 3 mm, formirane u u obliku dovoljno čvrsto da zavijaju oko ivice penija i rade u bilo kom pravcu / orijentaciji (tj. Ne zavise od gravitacije) . Ovi fleksibilni aspekti dizajna omogućavaju toplotnim cevima da zadovolje specifične oblike i / ili zahteve.
- Visoka provodljivost: Toplotne cijevi se izrađuju pomoću materijala koji mogu podnijeti temperaturu do i više od 1000 stepeni C. Izbor materijala kućišta, radnih fluida i pletenih struktura omogućava dizajnerima da fino podese radne temperature.
- Vrijednost: Toplotne cijevi imaju tendenciju da budu manji, lakši, efikasniji i pristupačniji za proizvodnju nego uporedivi tipovi rashladnih sistema.