toplotna cev je nekakšen element za prenos toplote, ki v celoti izkorišča princip toplotne prevodnosti in lastnosti hitrega prenosa toplote hladilnega medija. toplotna prevodnost.
Leta 1963 je George Grover iz nacionalnega laboratorija Los Alamos izumil tehnologijo toplotnih cevi.
Toplotna cev je neke vrste element za prenos toplote, ki v celoti izkorišča princip toplotne prevodnosti in lastnosti hitrega prenosa toplote hladilnega medija. toplotna prevodnost.
Tehnologija toplotnih cevi je bila že prej uporabljena v letalski, vojaški in drugih industrijah. Odkar je bil uveden v industrijo izdelave radiatorjev, so ljudje spremenili oblikovno razmišljanje o tradicionalnih radiatorjih in se znebili tradicionalnega načina odvajanja toplote, ki se za boljše odvajanje toplote zanaša samo na ventilatorje z veliko prostornino.
Namesto tega sprejme nov način hlajenja z nizko hitrostjo, nizko količino zraka in tehnologijo toplotne cevi.
Tehnologija toplotnih cevi je prinesla priložnost za mirno dobo računalnikov in se pogosto uporablja na drugih elektronskih področjih.
Kako delujejo toplotne cevi?
Načelo delovanja toplotne cevi je: kadar koli pride do temperaturne razlike, se bo neizogibno pojavil pojav prenosa toplote z visoke temperature na nizko temperaturo. Toplotna cev uporablja hlajenje z izhlapevanjem, tako da je temperaturna razlika med obema koncema toplotne cevi zelo velika, tako da se toplota hitro odvaja. Toplota zunanjega vira toplote poveča temperaturo tekočega delovnega medija s toplotno prevodnostjo stene cevi izparilnega odseka in jedra, ki absorbira tekočino, napolnjenega z delovnim medijem; temperatura tekočine naraste in površina tekočine izhlapeva, dokler ne doseže nasičenega parnega tlaka. način prehoda na paro. Para teče na drugi konec pod majhno razliko v tlaku, sprosti toploto in ponovno kondenzira v tekočino, tekočina pa s kapilarno silo teče nazaj v odsek izhlapevanja vzdolž poroznega materiala. Ta cikel je hiter in toploto je mogoče nenehno odvajati.
Tehnične značilnosti toplotne cevi
·Učinek prevajanja toplote visoke hitrosti. Majhna teža in preprosta struktura
·Enakomerna porazdelitev temperature, lahko se uporablja za enakomerno temperaturo ali izotermično delovanje.·Velika zmogljivost prenosa toplote. Dolga razdalja prenosa toplote.
·Ni aktivnih komponent in sam ne porablja energije.
·Ni omejitev glede smeri prenosa toplote, izparilni in kondenzacijski del se lahko zamenjata. ·Enostavna obdelava za spreminjanje smeri prenosa toplote.
Vzdržljiv, dolga življenjska doba, zanesljiv, enostaven za shranjevanje in vzdrževanje. Zakaj ima tehnologija toplotnih cevi tako visoko zmogljivost? Na ta problem moramo gledati s termodinamičnega vidika.
Absorpcija in sproščanje toplote predmetov sta relativna in kadar koli pride do temperaturne razlike, se bo neizogibno pojavil pojav prenosa toplote z visoke temperature na nizko.
Obstajajo trije načini prenosa toplote: sevanje, konvekcija in prevajanje, med katerimi je prevajanje toplote najhitrejše.
Toplotna cev uporablja hlajenje z izhlapevanjem, da naredi temperaturno razliko med obema koncema toplotne cevi zelo veliko, tako da se lahko toplota hitro odvaja.
Tipična toplotna cev je sestavljena iz ovoja cevi, stenja in končne kapice.
Proizvodna metoda je črpanje notranjosti cevi do negativnega tlaka 1,3×(10-1~10-4)Pa in nato napolnitev z ustrezno količino delovne tekočine, tako da kapilara porozni material jedra za absorpcijo tekočine blizu notranje stene cevi se napolni s tekočino in nato zapre.
Vrelišče tekočine se zniža pod negativnim tlakom in zlahka izhlapi. Stena cevi ima stenj, ki absorbira tekočino in je sestavljen iz kapilarno poroznih materialov.
Material toplotne cevi in skupna delovna tekočina
En konec toplotne cevi je izparevalni konec, drugi konec pa kondenzacijski konec.
Ko se en del toplotne cevi segreje, tekočina v kapilari hitro izhlapi, para pa teče na drugi konec pod majhno tlačno razliko, sprosti toploto in ponovno kondenzira v tekočino.
Tekočina teče nazaj v odsek za izparevanje vzdolž poroznega materiala s kapilarno silo in cikel je neskončen. Toplota se prenaša z enega konca toplotne cevi na drugi konec. Ta cikel poteka hitro in toplota se lahko neprekinjeno prenaša.
Šest povezanih procesov prenosa toplote v toplotnih ceveh
1. Toplota se prenaša od vira toplote do vmesnika (tekočina-para) skozi steno toplotne cevi in stenj, napolnjen z delovno tekočino;
2. Tekočina izhlapi na vmesniku (tekočina-para) v odseku za izparevanje in 3. Para v parni komori teče iz odseka za izparevanje v odsek za kondenzacijo;
4. Para kondenzira na meji para-tekočina v kondenzacijskem delu;
5. Toplota se prenese iz vmesnika (para-tekočina) na hladni vir skozi stenj, tekočino in steno cevi;
6. V stenju se kondenzirana delovna tekočina zaradi kapilarnega delovanja vrne v odsek za izparevanje.
Notranja struktura toplotne cevi
Porozna plast na notranji steni toplotne cevi ima veliko oblik, pogostejše so: sintranje kovinskega prahu, utor, kovinska mreža itd.
1. Struktura vroče žlindre
Dobesedno je notranja struktura te toplotne cevi podobna zoglenelim briketom ali vroči žlindri.
V navidezno hrapavi notranji steni so najrazličnejše drobne luknje, so kot kapilare na človeškem telesu, tekočina v toplotni cevi se bo premikala v teh majhnih luknjah in tvorila močno sifonsko silo.
Pravzaprav je postopek izdelave takšne toplotne cevi relativno zapleten. Bakrov prah se segreje na določeno temperaturo. Preden se popolnoma stopi, se čelni rob delcev bakrenega prahu najprej stopi in prilepi na okoliški bakrov prah ter tako tvori to, kar vidite zdaj. na votlo strukturo.
Na sliki bi lahko mislili, da je zelo mehka, toda v resnici ta vroča žlindra ni niti mehka niti ohlapna, ampak zelo močna.
Ker gre za snov, segreto z bakrovim prahom pri visoki temperaturi, potem ko se ohladijo, obnovijo prvotno trdo strukturo kovine.
Poleg tega je proizvodni strošek toplotne cevi s tem postopkom in strukturo razmeroma visok s stališča izdelave.
2. Struktura utora
Notranja struktura te toplotne cevi je oblikovana kot vzporedni jarki.
Deluje tudi kot kapilare in povratna tekočina se hitro prepelje v toplotno cev skozi te utore.
Vendar pa bo glede na natančnost in finost reže, glede na nivo procesa in smer utora itd. to imelo velik vpliv na odvajanje toplote toplotne cevi.
Z vidika proizvodnih stroškov je izdelava te toplotne cevi razmeroma preprosta, enostavnejša za izdelavo in razmeroma poceni za izdelavo.
Vendar pa je tehnologija obdelave utora toplotne cevi bolj zahtevna. Na splošno je najboljša zasnova, ki sledi smeri povratka tekočine, tako da teoretično gledano učinkovitost odvajanja toplote ni tako visoka kot prejšnja.
3. Več kovinskih mrež
Vse več običajnih radiatorjev s toplotnimi cevmi uporablja to večkovinsko mrežno zasnovo. Na sliki lahko zlahka vidite, da je kosmičasta snov v toplotni cevi podobna zlomljenemu slamniku.
- Na splošno je notranjost te toplotne cevi kovinska tkanina iz bakrenih žic. Med majhnimi bakrenimi žicami je veliko vrzeli, vendar struktura tkanine ne dopušča, da bi se tkanina premaknila in blokirala toplotno cev.
Z vidika stroškov je notranja struktura te toplotne cevi razmeroma enostavna, prav tako pa je preprostejša za izdelavo.
Samo ena navadna bakrena cev je potrebna za polnjenje teh večkovinskih mrežastih tkanin. Teoretično učinek odvajanja toplote ni tako dober kot pri prejšnjih dveh.
