Heatpipes - eigenschaften und umfang

Für die effizienteste Übertragung von Energie vom Kühlmittel zum Verbraucher werden Wärmerohre verwendet. Sie ermöglichen den Transport verschiedener Kühlmittel mit dem geringsten Temperaturverlust. In diesem Artikel betrachten wir die Eigenschaften dieser Geräte und ihren Anwendungsbereich näher.

Merkmale der Heatpipe

Funktionsprinzip

Das Funktionsprinzip von Wärmerohren besteht darin, dass die Energieübertragung durch Verdampfung und weitere Kondensation der Flüssigkeit erfolgt. Um zu verstehen, wie dies in der Praxis geschieht, muss man sich einen geschlossenen Behälter aus Metall mit guter Wärmeleitfähigkeit vorstellen, der mit etwas Wasser gefüllt ist.

Die Wärmeübertragungsprozesse sind wie folgt:

• Beim Erhitzen eines Teils des Tanks wird das Wasser in Dampf umgewandelt.
• Beim Verlassen der Flüssigkeit fällt der Wasserdampf auf die gekühlte Oberfläche, wodurch der Dampf wieder in einen flüssigen Zustand übergeht und an seinen ursprünglichen Ort zurückfließt.. In diesem Fall wird eine große Menge an thermischer Energie durch die Wände des Metallreservoirs abgegeben.
• Das abgekühlte Wasser wird erneut erhitzt und der Vorgang wiederholt sich..

Dieses Design wird Thermosyphon genannt. Obwohl es sich nicht um eine Heatpipe handelt, ist das Funktionsprinzip dasselbe.

Beachten Sie! Thermosiphon kann nur so funktionieren, wie es sein sollte, wenn sich seine Kondensationszone oberhalb der Verdampfungszone befindet. Dies gewährleistet die Rückführung von Kondensat an die Heizstelle.

Grover Heat Pipe

Das einfachste Design eines Heat Pipe sieht wie folgt aus:

Das obige Gerät wird als Grover-Heatpipe bezeichnet. Dieser Wissenschaftler verbesserte 1963 das Design eines Thermosyphons, in dem Flüssigkeit durch die Schwerkraft strömte. In Grovers Heatpipe wird die Flüssigkeit kapillar bewegt.

Damit dieses System funktioniert, werden folgende Anforderungen an das Arbeitsfluid gestellt:

• Der Flüssig-Dampf-Übergangspunkt muss in dem Temperaturbereich liegen, in dem das Gerät arbeitet.
• Die Flüssigkeit sollte keiner thermischen Zersetzung unterliegen.
• Das Dochtmaterial und der Rohrkörper sollten mit Flüssigkeit benetzt werden.

In der flüssigen Phase können verschiedene Flüssigkeiten als Arbeitsflüssigkeiten eingesetzt werden:

• Ammoniak;
• Verflüssigtes Helium;
• Aceton;
• Wasser
• Quecksilber;
• Silber;
• Natrium

Wie oben erwähnt, sorgt dieses Element für die Bewegung des Fluids unter der Wirkung von Kapillarkräften. Die Hauptanforderung an dieses Material - Sicherstellung einer gleichmäßigen Bewegung der Arbeitsflüssigkeit durch die Kapillaren.

Am häufigsten als Docht verwendet:

• Metallgitter;
• Metallfilze;
• Metallstapel;
• Twill-Webstoffe usw.

Auf den ersten Blick scheint dieses Gerät recht einfach zu sein, seine technische Berechnung kann jedoch nur von Spezialisten durchgeführt werden. Tatsache ist, dass für die effektive Arbeit das richtige Material, seine Leistung und Größe ausgewählt werden müssen. Daher ist es unwahrscheinlich, dass Sie Heatpipes mit Ihren eigenen Händen ausführen können. Ein Hitzesiphon kann jedoch unabhängig voneinander ausgeführt werden.

Die Übertragung von Wärmeenergie in solchen Geräten kann auf verschiedene Arten erfolgen:

• Mit einer offenen Flamme;
• In direktem Kontakt mit der erhitzten Substanz;
• Elektrischer Strom;
• Infrarotstrahlung

Beachten Sie! Der einzige Wert, der die Wärmekapazität des Geräts begrenzt, ist der Wärmewiderstand des Körpers.

Ich muss sagen, dass die Funktionen der Grover-Heatpipes recht unterschiedlich sind, ihre Hauptaufgabe besteht jedoch darin, Wärmeenergie von einem Rohrteil in einen anderen zu übertragen. In Bezug auf die Temperatur der Arbeitsumgebung können die Gebrauchsanweisungen einen Bereich von null Grad Celsius bis zu mehreren Tausend Grad umfassen.

Konturierte Heatpipes

Mit der Entwicklung der Technologie wurden die Heatpipes von Grover verbessert - spezielle Konturrohre haben den Docht ersetzt.

Der Vorteil dieses Designs ist:

• Zuverlässigkeit in der Arbeit;
• Einfachheit;
• Höhere Wärmeübertragung;
• Gute Anpassung an unterschiedliche Betriebsbedingungen;
• Haltbarkeit;
• Die Leistungsmerkmale bleiben an jeder räumlichen Position erhalten, wodurch ein solches Heatpipe problemlos mit den eigenen Händen installiert wird.

Tatsächlich sind die Konturen dieselben Kapillaren, haben jedoch große Größen. Aufgrund ihrer Eigenschaften hinsichtlich der Wärmeübertragung sind die Röhren Supraleiter thermischer Energie.

Der Umfang moderner Heatpipes

Der Anwendungsbereich von Heatpipes ist recht umfangreich:

• Wärmeübertragung mit minimalen Kosten auf verschiedene Objekte und Gebäude.
• Viele Kühlsysteme, einschließlich Kühlschränke, werden auf der Basis von Wärmerohren hergestellt.
• Die Wärmeabfuhr in verschiedenen mikroelektronischen Geräten, insbesondere Heatpipes, wird häufig in PCs eingesetzt.
• Medizin
• Raumfahrtindustrie.
• Ein kompletter Satz von Thermostaten und anderen ähnlichen Geräten.
• Konstruktion unter Permafrostbedingungen.
• In der Landwirtschaft bei gleichzeitiger Gewährleistung der Wärme von Gewächshäusern usw.
• Dieses Gerät ist ein notwendiger Bestandteil von Thermoschaltern und Dioden.
• Es kann auch als Wärmerohr zur Beheizung von Wohn- und Industrieanlagen verwendet werden.

Ich muss sagen, dass die Eigenschaften moderner Heatpipes ziemlich beeindruckend sind:

Hier vielleicht alle wichtigen Punkte, über die Sie kurz über Heatpipes sprechen können. (Siehe auch den Artikel Verteilung von Heizungsrohren: Merkmale.)

Fazit

In dem Video in diesem Artikel erhalten Sie weitere Informationen zu diesem Thema. Wir stellen auch fest, dass Wärmerohre in der modernen Fertigung, in Heizungssystemen und in vielen anderen Industrien verbreitet sind. Dies liegt an den Konstruktionsmerkmalen von Produkten, die einen effizienten Transport von Arbeitsflüssigkeiten mit hoher Effizienz ermöglichen.