كيف تعمل الأنابيب الحرارية

الأنبوب الحرارةهو نوع من عناصر نقل الحرارة ، والذي يستفيد بشكل كامل من مبدأ التوصيل الحراري وخصائص نقل الحرارة السريع لوسط التبريد.توصيل حراري.

 

 

في عام 1963 ، اخترع جورج جروفر من مختبر لوس ألاموس الوطني تقنية الأنابيب الحرارية.

 

أنبوب الحرارة هو نوع من عناصر نقل الحرارة ، والذي يستفيد بشكل كامل من مبدأ التوصيل الحراري وخصائص نقل الحرارة السريع لوسط التبريد.توصيل حراري.

 

تم استخدام تقنية الأنابيب الحرارية في الصناعات الفضائية والعسكرية وغيرها من قبل.منذ إدخاله في صناعة تصنيع المبردات ، قام الناس بتغيير التفكير التصميمي للمشعات التقليدية وتخلصوا من وضع تبديد الحرارة التقليدي الذي يعتمد فقط على مراوح كبيرة الحجم للحصول على تبديد أفضل للحرارة.

 

بدلاً من ذلك ، تتبنى وضع تبريد جديد بسرعة منخفضة ، مروحة حجم هواء منخفض وتكنولوجيا أنابيب الحرارة.

 

لقد أتاحت تقنية الأنابيب الحرارية فرصة لعصر الكمبيوتر الهادئ واستخدمت على نطاق واسع في المجالات الإلكترونية الأخرى.

 

كيف تعمل الأنابيب الحرارية؟

 

مبدأ العمل لأنبوب الحرارة هو: كلما كان هناك اختلاف في درجة الحرارة ، ستحدث ظاهرة انتقال الحرارة من درجة الحرارة المرتفعة إلى درجة الحرارة المنخفضة حتمًا.يستخدم أنبوب الحرارة التبريد التبخيري ، بحيث يكون فرق درجة الحرارة بين طرفي الأنبوب الحراري كبيرًا جدًا ، بحيث يتم إجراء الحرارة بسرعة.تزيد حرارة مصدر الحرارة الخارجي من درجة حرارة وسيط العمل السائل من خلال التوصيل الحراري لجدار الأنبوب لقسم التبخر وللب الامتصاص السائل المملوء بوسط العمل ؛ترتفع درجة حرارة السائل ويتبخر سطح السائل حتى يصل إلى ضغط البخار المشبع.طريقة لتمريرها إلى البخار.يتدفق البخار إلى الطرف الآخر تحت فرق ضغط صغير ، ويطلق الحرارة ، ويتكثف في سائل مرة أخرى ، ويتدفق السائل مرة أخرى إلى قسم التبخر على طول المادة المسامية بواسطة القوة الشعرية.هذه الدورة سريعة ، ويمكن إجراء الحرارة بشكل مستمر بعيدًا.

 

الميزات التقنية لأنابيب الحرارة

 

· تأثير التوصيل الحراري عالي السرعة.خفيفة الوزن وهيكل بسيط

 

· توزيع متساوي لدرجة الحرارة ، يمكن استخدامه لدرجة حرارة موحدة أو عمل متساوي الحرارة · سعة كبيرة لنقل الحرارة.مسافة طويلة لنقل الحرارة.

 

· لا توجد مكونات نشطة ، وهي نفسها لا تستهلك الطاقة.

 

· لا توجد قيود على اتجاه انتقال الحرارة ، ويمكن تبادل نهاية التبخير ونهاية التكثيف.· سهولة المعالجة لتغيير اتجاه انتقال الحرارة.

 

متين وعمر طويل وموثوق وسهل التخزين والاحتفاظ به.لماذا تتمتع تقنية الأنابيب الحرارية بمثل هذا الأداء العالي؟علينا أن ننظر إلى هذه المشكلة من منظور ديناميكي حراري.

 

إن امتصاص الحرارة وإطلاق الحرارة للأجسام نسبي ، وكلما كان هناك اختلاف في درجة الحرارة ، ستحدث ظاهرة انتقال الحرارة من درجة حرارة عالية إلى درجة حرارة منخفضة حتمًا.

 

هناك ثلاث طرق لنقل الحرارة: الإشعاع ، والحمل الحراري ، والتوصيل ، ومن بينها التوصيل الحراري هو الأسرع.

 

يستخدم أنبوب الحرارة التبريد التبخيري لجعل الفرق في درجة الحرارة بين طرفي الأنبوب الحراري كبيرًا جدًا ، بحيث يمكن إجراء الحرارة بسرعة.

 

 

يتكون أنبوب الحرارة النموذجي من غلاف أنبوبي وفتيل وغطاء طرفي.

 

طريقة الإنتاج هي ضخ الأنبوب من الداخل إلى ضغط سلبي يبلغ 1.3 × (10-1 ~ 10-4) باسكال ثم ملئه بكمية مناسبة من سائل العمل ، بحيث يتم امتصاص المادة الشعيرية المسامية للسائل. يتم ملء اللب القريب من الجدار الداخلي للأنبوب بالسائل ثم يتم غلقه.

 

تنخفض درجة غليان السائل تحت الضغط السلبي ، ومن السهل أن تتطاير.يحتوي جدار الأنبوب على فتيل يمتص السوائل ، ويتكون من مواد مسامية شعرية.

 

مادة أنبوب الحرارة وسوائل العمل الشائعة

 

أحد طرفي أنبوب الحرارة هو طرف التبخير والطرف الآخر هو نهاية التكثيف.

 

عندما يتم تسخين جزء من أنبوب الحرارة ، يتبخر السائل الموجود في الأنبوب الشعري بسرعة ، ويتدفق البخار إلى الطرف الآخر تحت فرق ضغط صغير ، ويطلق الحرارة ، ويتكثف في السائل مرة أخرى.

 

يتدفق السائل مرة أخرى إلى قسم التبخر على طول المادة المسامية بواسطة القوة الشعرية ، وتكون الدورة لا نهاية لها.تنتقل الحرارة من أحد طرفي أنبوب الحرارة إلى الطرف الآخر.يتم تنفيذ هذه الدورة بسرعة ، ويمكن إجراء الحرارة بشكل مستمر.

 

ست عمليات مرتبطة بنقل الحرارة في الأنابيب الحرارية

 

1. تنتقل الحرارة من مصدر الحرارة إلى السطح البيني (بخار السائل) عبر جدار أنبوب الحرارة ويمتلئ الفتيل بسائل العمل ؛

 

2. يتبخر السائل على السطح البيني (بخار سائل) في قسم التبخر ، 3. يتدفق البخار في غرفة البخار من قسم التبخر إلى قسم التكثيف ؛

 

4. يتكثف البخار على السطح البيني للسائل البخاري في قسم التكثيف ؛

 

5. تنتقل الحرارة من السطح البيني (السائل البخاري) إلى مصدر البرودة من خلال الفتيل والسائل وجدار الأنبوب ؛

 

6. في الفتيل ، يتم إرجاع سائل العمل المكثف إلى قسم التبخر بسبب عمل الشعيرات الدموية.

 

الهيكل الداخلي لأنبوب الحرارة

 

تحتوي الطبقة المسامية الموجودة على الجدار الداخلي للأنبوب الحراري على العديد من الأشكال ، والأكثر شيوعًا هي: تلبيد المسحوق المعدني ، الأخدود ، الشبكة المعدنية ، إلخ.

 

1.هيكل الخبث الساخن

 

 

حرفيا ، الهيكل الداخلي لأنبوب الحرارة هذا مثل قوالب متفحمة أو الخبث الساخن.

 

في الجدار الداخلي الذي يبدو خشنًا ، توجد جميع أنواع الثقوب الصغيرة ، فهي تشبه الشعيرات الدموية في جسم الإنسان ، والسائل الموجود في أنبوب الحرارة سوف ينتقل في هذه الثقوب الصغيرة ، ويشكل قوة شفط قوية.

 

في الواقع ، عملية صنع أنبوب الحرارة هذا معقدة نسبيًا.يتم تسخين مسحوق النحاس إلى درجة حرارة معينة.قبل أن تذوب تمامًا ، تذوب حافة جسيمات مسحوق النحاس أولاً وتلتصق بمسحوق النحاس المحيط ، وبالتالي تشكل ما تراه الآن.إلى الهيكل المجوف.

 

 

من الصورة ، قد تعتقد أنه ناعم جدًا ، لكن في الواقع ، هذا الخبث الساخن ليس ناعمًا ولا فضفاضًا ، ولكنه قوي جدًا.

 

لأنها مادة مسخنة بمسحوق النحاس عند درجة حرارة عالية ، وبعد أن تبرد ، فإنها تعيد الملمس الصلب الأصلي للمعدن.

 

بالإضافة إلى ذلك ، من وجهة نظر التصنيع ، فإن تكلفة تصنيع الأنبوب الحراري بهذه العملية والهيكل مرتفعة نسبيًا.

 

2. هيكل الأخدود

 

 

تم تصميم الهيكل الداخلي لأنبوب الحرارة هذا مثل الخنادق المتوازية.

 

تعمل أيضًا مثل الشعيرات الدموية ، ويتم توصيل السائل العائد بسرعة في أنبوب الحرارة من خلال هذه الأخاديد.

 

ومع ذلك ، وفقًا لدقة ودقة الفتحة ، وفقًا لمستوى العملية واتجاه الأخدود ، وما إلى ذلك ، سيكون لها تأثير كبير على تبديد الحرارة لأنبوب الحرارة.

 

من منظور تكلفة الإنتاج ، فإن تصنيع هذا الأنبوب الحراري بسيط نسبيًا ، وأسهل في التصنيع ، وغير مكلف نسبيًا في التصنيع.

 

ومع ذلك ، فإن تقنية معالجة أخدود الأنبوب الحراري أكثر تطلبًا.بشكل عام ، إنه أفضل تصميم لمتابعة اتجاه عودة السائل ، لذلك من الناحية النظرية ، فإن كفاءة تبديد الحرارة ليست عالية مثل السابقة.

 

3. شبكات معدنية متعددة

 

يستخدم المزيد والمزيد من مشعات الأنابيب الحرارية الشائعة هذا التصميم الشبكي متعدد المعادن.من الصورة ، يمكنك بسهولة أن ترى أن المواد المتدفقة داخل أنبوب الحرارة تشبه قبعة القش المكسورة.

 

- بشكل عام ، الجزء الداخلي من أنبوب الحرارة هذا عبارة عن نسيج معدني مصنوع من الأسلاك النحاسية.هناك العديد من الفجوات بين الأسلاك النحاسية الصغيرة ، لكن بنية القماش لن تسمح للنسيج بالخلع وسد أنبوب الحرارة.

 

من منظور التكلفة ، فإن الهيكل الداخلي لأنبوب الحرارة هذا بسيط نسبيًا ، كما أنه أسهل في التصنيع.

 

هناك حاجة إلى أنبوب نحاسي عادي واحد فقط لملء هذه الأقمشة الشبكية متعددة المعادن.من الناحية النظرية ، فإن تأثير تبديد الحرارة ليس جيدًا مثل التأثيرين السابقين.