Toplinska cijev je pasivni, dvostupanjski uređaj za prijenos topline koji prenosi toplinsku energiju kroz trajne cikluse isparavanja i kondenzacije. Pomislite na to kao radijator u vašem automobilu.
Toplinska cijev obuhvaća šuplji omotač / omotač (npr. Cijev) načinjen od termički vodljivog materijala (npr. Bakar, aluminij), radna tekućina (tj. Tekućina koja učinkovito apsorbira i prenosi energiju), i konstrukcija / podstava zajedno u potpuno zatvorenom / zatvorenom sustavu.
Toplinske cijevi se koriste za HVAC sustave, aplikacije u zrakoplovstvu (npr. Toplinska kontrola za svemirske letjelice) i - najčešće - hlađenje elektroničkih točkica. Toplinske cijevi mogu biti male za pojedinačne komponente (npr. CPU, GPU ) i / ili osobne uređaje (npr. Pametni telefoni / tablete, prijenosna računala, računala) ili dovoljno velike za smještaj velikih ograda (npr. Podataka, mreža ili poslužitelja / ograđivanje ).
Kako radi cijev za toplotu?
Koncept iza toplinske cijevi sličan je onome u automobilskom radijatoru ili računalnom sustavu za hlađenje tekućinom , ali s većim prednostima. Tehnika toplotne cijevi djeluje iskorištavanjem mehanike (tj. Fizike) od:
- Toplinska vodljivost
- Prijelaz faze
- Konvekcija
- Kapilarno djelovanje
Jedan kraj toplinske cijevi koji održava kontakt s visokotemperaturnim izvorom (npr. CPU ) poznat je kao dio isparivača . Kako se odsjek isparivača počinje primati dovoljno toplinskog ulaza (toplinska provodljivost), lokalni radni fluid sadržan u konstrukciji kanala koji se obloži kućištu, zatim se isparava iz tekućine u plinovitu (faznu tranziciju). Vrući plin ispunjava šuplju šupljinu unutar toplinske cijevi.
Kako se tlak zraka nakuplja unutar šupljine odsjeka isparivača, počinje voditi latentnu toplinu koja nosi par - prema hladnijem kraju toplinske cijevi (konvekcija). Ovaj hladni kraj poznat je kao dio kondenzatora . Voda u dijelu kondenzatora hladi do mjesta gdje se kondenzira natrag u tekuće stanje (fazni prijelaz), oslobađajući latentnu toplinu koja je apsorbirana procesom isparavanja. Latentna toplina prenosi se na kućište (toplinska vodljivost) gdje se lako može ukloniti iz sustava (npr. S ventilatorom i / ili hladilom).
Hlađeni radni fluid natopljen je strukturom nosača i raspoređen natrag prema odsjeku isparivača (kapilarno djelovanje). Kada tekućina dosegne sekciju isparivača, ona postaje izložena ulazu topline koji opet nastavlja ciklus.
Da biste vizualizirali unutrašnjost toplinske cijevi u akciji, zamislite da ti postupci glatko rade u ciklusu:
- Plin koji prolazi kroz šuplju šupljinu od vrućih do hladnih dijelova
- Tekućina se kreće kroz konusnu strukturu od hladnih do vrućih sekcija
Toplinske cijevi mogu samo premjestiti toplinu kad se gradijent temperature pada u radni raspon sustava - plinovi se neće kondenzirati kad temperatura prelazi točku kondenzacije elemenata, tekućine neće isparavati kada temperature padnu od točke isparavanja elementa. No, s obzirom na dostupnost raznovrsnih djelotvornih materijala i radnih tekućina, proizvođači mogu fino podešavati dizajn toplinskih cijevi i jamčiti učinkovitost.
Prednosti i pogodnosti toplinskih cijevi
U usporedbi s konvencionalnim metodama elektroničkog hlađenja, toplinske cijevi nude značajne prednosti (s malim ograničenjima):
- Pasivno hlađenje: Toplinske cijevi ne trebaju ručnu sklopku ili struju za rad. Sve što je potrebno je razlika temperature između isparivača i dijelova kondenzatora.
- Nema održavanja: Toplinske cijevi su potpuno zatvoreni / zavareni sustavi s nulom mehaničkim / pokretnim dijelovima.
- Fleksibilni dizajn: Toplinske cijevi mogu biti izrađene s debljinom / promjerom tanke do 3 mm, oblikovane u obliku oblika dovoljno čvrsto da se vrte oko ruba novčića i rade u bilo kojem smjeru / orijentaciji (tj. Ne ovise o težini) , Ovi fleksibilni aspekti dizajna omogućuju toplinskim cijevima da zadovolje određene oblike i / ili zahtjeve.
- Visoka provodljivost: Toplinske cijevi izrađuju se s materijalima koji mogu podnijeti temperaturu do i iznad 1000 stupnjeva C. Odabir materijala kućišta, radnih tekućina i konstrukcijskih struktura dopušta dizajnerima da fino podešavaju raspone radne temperature.
- Vrijednost: Toplinske cijevi su manje, lakše, učinkovitije i pristupačnije za proizvodnju od usporedivih tipova rashladnih sustava.