Lämpöputki on passiivinen, kaksivaiheinen lämmönsiirtolaite, joka siirtää lämpöenergiaa jatkuvilla höyrystys- ja kondensoitumisjaksolla. Ajattele sitä kuin autosi jäähdytin.
Lämpöputkiin kuuluu lämpöä johtava materiaali (esim. Kupari, alumiini), työvirta (eli neste, joka voi tehokkaasti imeä ja lähettää energiaa) onttoa koteloa / kirjekuorta (esim. Putki) ja paksu rakenne / vuori yhdessä täysin suljetussa / suljetussa järjestelmässä.
Lämpöputkia käytetään LVI-järjestelmiin, ilmailu- ja avaruusasennuksiin (esim. Avaruusalusten lämpöohjaus) ja - yleisimmin - jäähdyttämällä elektroniset kuumakohdat. Lämpöputket voidaan tehdä pieniksi yksittäisille komponenteille (esim. CPU, GPU ) ja / tai henkilökohtaisille laitteille (esim. Älypuhelimet / tabletit, kannettavat tietokoneet, tietokoneet) tai riittävän suuret kokokokoisten koteloiden (esim. Datan, verkon tai palvelimen telineiden / kotelot ).
Miten lämpöputki toimii?
Lämpöputken takana oleva konsepti on samanlainen kuin auton jäähdytin tai tietokoneen nestemäinen jäähdytysjärjestelmä , mutta sillä on enemmän etuja. Lämpöputketeknologia toimii käyttämällä mekaniikkaa (eli fysiikkaa):
- Lämmönjohtokyky
- Vaiheen siirtyminen
- konvektion
- Kapillaaritoiminta
Lämpöputken toinen pää, joka pitää yhteyttä korkean lämpötilan lähteeseen (esim. CPU ), tunnetaan höyrystinosastona . Kun höyrystinosasto alkaa saada riittävästi lämpöä (lämmönjohtavuus), kotelon päällystettävään kattorakenteeseen sisältyvä paikallinen työfluidi haihdutetaan sitten nesteestä kaasumaiseen tilaan (vaiheensiirto). Kuuma kaasu täyttää onton ontelon lämpöputken sisällä.
Kun ilmanpaine kasvaa höyrystinosion ontelon sisään, se alkaa ajaa höyryä kuljettavan latentti lämpöä kohti lämpöputken kylmää päätä (konvektiota). Tämä kylmäpää on tunnettu kondensointiosasta . Lauhduttimen osassa oleva höyry jäähtyy siihen pisteeseen, jossa se kondensoituu takaisin nestemäiseen tilaan (vaiheensiirto) vapauttamalla höyrystysprosessin absorboima latentti lämpö. Piilevä lämpö siirretään koteloon (lämmönjohtavuus), jossa se voidaan helposti irrottaa järjestelmästä (esim. Tuulettimella ja / tai jäähdytyselementillä).
Jäähdytetty työfluidi imeytetään kantarakenteeseen ja jakautuu takaisin kohti höyrystinosaa (kapillaaritoiminta). Kun neste saavuttaa höyrystinosan, se altistuu lämpöä varten, joka jatkaa sykliä uudelleen.
Kuvitella lämpöputken sisäpuolella toimintaa, kuvitella, että nämä prosessit toimivat sujuvasti jaksossa:
- Kaasu, joka kulkee onton ontelon läpi kuumasta kylmäosastoon
- Nestettä liikkuu kantarakenteen läpi kylmästä kuumaan osaan
Lämpöputket pystyvät siirtämään lämmön vain, kun lämpötilan gradientti putoaa järjestelmän toiminta-alueelle - kaasut eivät tiivisty, kun lämpötilat ylittävät elementin kondensaatiopisteen, nesteet eivät höyrysty, kun lämpötilat ovat alle elementin höyrystyspisteen. Mutta kun otetaan huomioon saatavilla olevat tehokkaat materiaalit ja työfluidit, valmistajat osaavat hienosäätää lämpöputkien suunnittelua ja taata suorituskyvyn.
Lämpöputkien edut ja edut
Verrattuna perinteisiin sähköisen jäähdytyksen menetelmiin, lämpöputket tarjoavat merkittäviä etuja (rajoitetuin rajoituksin):
- Passiivinen jäähdytys: Lämpöputket eivät tarvitse manuaalista kytkintä tai sähköä toimimaan. Tarvitaan vain höyrystimen ja lauhdutinosan lämpötilaero.
- Ei huoltoa: Lämpöputket ovat täysin suljettuja / suljettuja järjestelmiä, joissa on nolla mekaanista / liikkuvaa osaa.
- Joustava rakenne: Lämmönputket voidaan tehdä paksuuden / halkaisijan ollessa ohut kuin 3 mm, ne on muodostettava u-muotoihin, jotka ovat riittävän tiukkoja käämittämään penniin reunan ympäri ja työskentelemään missä tahansa suunnassa / suunnassa (ts. Painovoimasta riippumatta) . Nämä joustavat suunnitteluominaisuudet mahdollistavat lämpöputkien täyttämisen tiettyjä muotoja ja / tai vaatimuksia.
- Suuri johtokyky: Lämpöputket valmistetaan materiaaleilla, jotka kykenevät käsittelemään lämpötiloja korkeintaan 1000 astetta C: een. Kotelomateriaalien, työfluidien ja paksujen rakenteiden valinta antaa suunnittelijoille hienosäätöisen käyttölämpötilan.
- Arvo: Lämpöputket ovat yleensä pienempiä, kevyempää, tehokkaampia ja edullisempia kuin vertailukelpoiset jäähdytysjärjestelmät.