ما هو أنابيب الحرارة؟

أصل وتطوير أنابيب الحرارة

تكنولوجيا أنابيب الحرارةظهرت في وقت مبكر من عام 1942، عندما اخترع بيركنز وتحسين الحرموسيفون (أنبوب حراري جاذبية بسيطة). بعد عام 1942، اقترح Gaugler مبدأ أنابيب الحرارة الحديثة، لكنها لم تطبقها في الممارسة العملية. لم يكن حتى عام 1963 أن G.M. اقترحت Grover مرة أخرى هذا المبدأ في مختبر Los Alamos الوطني في الولايات المتحدة. واخترع عنصر نقل الحرارة باسم \"أنبوب الحرارة \".

الHeatpipe Heatsink.يعد نوع من عنصر نقل الحرارة، مما يجعل الاستخدام الكامل لمبدأ التوصيل الحراري وخصائص نقل الحرارة السريعة للبريد. يتم نقل حرارة كائن التدفئة بسرعة إلى مصدر الحرارة من خلال أنبوب الحرارة، وقد تجاوز موصليةها الحرارية أي معدن معروف. الموصلية الحرارية. في الماضي، تم استخدام تكنولوجيا أنابيب الحرارة على نطاق واسع في الفضاء والشراعة العسكرية وغيرها من الصناعات، وقد تم تقديمها في صناعة تصنيع المبرد في السنوات الأخيرة.

إنه على وجه التحديد بسبب وجود تكنولوجيا أنابيب الحرارة التي غير بها الأشخاص الذين قاموا بتغيير التصميم الفكر في المشعات التقليدية وتخلص من وضع التبريد التقليدي الذي يعتمد ببساطة على مراوح حجم الهواء الكبيرة لتتبيل حراري أفضل. بدلا من ذلك، يعتمد وضع تبريد جديد يستخدم تقنية مروحة منخفضة السرعة وانخفاض مستوى الصوت وتكنولوجيا الأنابيب الحرارية. الأنبوب الحرارة cpu برودةيجلب فرصة للعصر الصامت للكمبيوتر.

مبدأ العمل من أنابيب الحرارة

امتصاص الحرارة والإفراج عن الحرار من كائن قريب. كلما كان هناك فرق في درجة الحرارة، فإن ظاهرة نقل الحرارة من درجة حرارة عالية إلى درجة حرارة منخفضة ستتحدث حتما. هناك ثلاث طرق لنقل الحرارة: الإشعاع والحمل الحراري والتوصيل، منها التوصيل الحراري هو الأسرع. الأنابيب الحرارة بالوعةهو استخدام التبريد التبخري، مما يجعل الفرق في درجة الحرارة بين طرفين أنبوب الحرارة الكبير، بحيث يتم نقل الحرارة بسرعة.

عندما يتم تسخين نهاية أنبوب الحرارة، يتبخر السائل في الفتيل الشعيرات الدموية وتبخيرها. تدفق البخار إلى الطرف الآخر تحت فرق ضغط طفيف، وإطلاق الحرارة والتكثيف في سائل. ثم يتدفق السائل على طول المواد المسامية للتبخر تحت عمل القوة الشعيرة (أو الجاذبية). قطعة. بهذه الطريقة، يتم نقل الحرارة من نهاية إلى أخرى.

الخصائص الأساسية لأنابيب الحرارة

أنبوب الحرارة هو مكون نقل الحرارة يعتمد على تغيير المرحلة من سائل العمل الداخلي لتحقيق نقل الحرارة. لديها الخصائص الأساسية التالية:

1) الموصلية الحرارية عالية جدا. يعتمد الجزء الداخلي من أنابيب الحرارة بشكل أساسي على البخار والمرحلة السائلة من سائل العمل لنقل الحرارة، والمقاومة الحرارية صغيرة جدا، لذلك لديها موصلية حرارية عالية.

2) خصائص متساوية ممتازة ممتازة. البخار في التجويف الداخلي لأنابيب الحرارة هو في حالة مشبعة. يتم تحديد ضغط البخار المشبع بواسطة درجة حرارة التشبع. إن انخفاض الضغط من البخار المشبع يتدفق من قسم التبخر إلى قسم التكثيف صغير جدا. وفقا لمعادلة Clausuis-Clapeyron في الديناميكا الحرارية، فإن انخفاض درجة الحرارة هو أيضا صغير جدا. لذلك، يحتوي أنبوب الحرارة على خصائص متساوية ممتازة ممتازة.

3) تقلب تدفق الحرارة. يمكن أن يغير أنبوب الحرارة بشكل مستقل منطقة التسخين لقسم التبخر أو قسم التكثيف، أي تدخل الحرارة مع منطقة تسخين أصغر، وتخرج الحرارة مع منطقة تبريد أكبر، والعكس صحيح. هذا يمكن أن يغير كثافة تدفق الحرارة وحل بعض مشاكل نقل الحرارة من الصعب حلها بواسطة طرق أخرى.

4) انعكاس اتجاه تدفق الحرارة. بالنسبة لأنابيب حرارة محفورة أفقيا، نظرا لأن طاقة الدورة الدموية الداخلية هي قوة نادرة، يمكن استخدام أي من نهاية أنبوب الحرارة كقسم تبخر، ويمكن استخدام الطرف الآخر كقسم مكثف عند تبديد الحرارة في الخارج. يمكن استخدام هذه الميزة لتسوية درجة حرارة المركبة الفضائية والأقمار الصناعية الاصطناعية في الفضاء، ويمكن أيضا استخدامها في المفاعلات الكيميائية والأجهزة الأخرى التي تحرز أول حرارة ثم امتصح الحرارة.

5) الصمام الثنائي الحراري وأداء التبديل الحراري. يمكن تصنيع أنابيب الحرارة في ديود حراري أو مفتاح حراري. يسمح الديود الحراري المزعوم فقط بالحرارة للتدفق في اتجاه واحد، وليس الاتجاه المعاكس؛ التبديل الحراري هو عندما تكون درجة حرارة مصدر الحرارة أعلى من درجة حرارة معينة، وتبدأ أنبوب الحرارة في العمل، وعندما تكون درجة حرارة مصدر الحرارة أقل من درجة الحرارة هذه، يتم نقل أنبوب الحرارة بدون حرارة.

6) خصائص درجة الحرارة ثابتة (أنبوب حراري يمكن السيطرة عليها). لا تتغير المقاومة الحرارية لكل جزء من أنبوب الحرارة العادي بشكل أساسي مع تغيير مبلغ التدفئة، ولكن أنابيب الحرارة المتغيرة تجعل المقاومة الحرارية لقسم التكثيف تنخفض مع زيادة كمية التدفئة، وزيادة مع النقص من مبلغ التسخين، بحيث يمكن أن تكون أنبوب الحرارة في حالة تغيير كبير في سعة التدفئة، فإن درجة حرارة التغييرات البخارية قليلا جدا، ويتم التحكم في درجة الحرارة. هذه هي سمة درجة حرارة ثابتة لأنابيب الحرارة.

7) القدرة على التكيف البيئي. يمكن أن يختلف شكل أنبوب الحرارة مع شروط مصدر الحرارة والمصدر البارد.

العوامل التي يجب مراعاتها عند تصميم الأنابيب الحرارية

غالبا ما تستخدم الأنابيب الحرارية في تصميم تبديد الحرارة الحالي، بما في ذلك أجهزة الكمبيوتر المحمولة المشتركة، والهواتف المحمولة، وما إلى ذلك، وكلها تحتوي على أنابيب حرارة. يجب مراعات العوامل التالية عند تصميم أنبوب حراري: الحمل الحراري أو الحرارة المراد نقلها؛ درجة حرارة العمل؛ مواد الأنابيب سائل العمل؛ هيكل شعري؛ طول وقطر أنبوب الحرارة. طول الاتصال من منطقة التبخر؛ طول ملامسة منطقة التعويض؛ اتجاه؛ أنابيب الحرارة ثني تأثير السلام وما إلى ذلك.

تطبيق أنابيب الحرارة

تم تطبيق تكنولوجيا أنابيب الحرارة لأول مرة على المركبات الفضائية. لأن أجزاء المركبة الفضائية وجهها وتواجه الشمس مع اختلاف كبير في درجة الحرارة وتلف بسهولة، يمكن استخدام أنابيب الحرارة لتحقيق التوازن الحراري وحل المشكلة. يستخدم حاليا في الأقمار الصناعية والمركبات الفضائية ودعاوى الفضاء وغيرها من جوانب نقل الحرارة المرتفعة ونقل حرارة درجات الحرارة الصغيرة.

مع التحسين المستمر لمستوى العلوم والتكنولوجيا، فإن مجال أبحاث الأنابيب الحرارية والتطبيق يتوسع أيضا، خاصة ظهور تكنولوجيا أنابيب الحرارة الصغيرة، مما يجعل أنابيب الحرارة المستخدمة في العمليات الطبية، رقائق الجهاز الإلكترونية، الكمبيوتر المحمول CPU تبريد تم تطوير تبريد لوحة التحكم في الدائرة، وتطبيق سخانات المياه بالطاقة الشمسية ومحطات الطاقة الشمسية ومشاريع الطاقة النووية. بالإضافة إلى ذلك، تستخدم أنابيب الحرارة أيضا لتحقيق الاستقرار في البرطب. يمكن استخدام خطوط أنابيب النفط أو السكك الحديدية في مناطق الهضبة لمنع تلف التربة المجمدة.