أنبوب الحرارة أنبوب الحرارة هو نوع من عناصر نقل الحرارة، والذي يستفيد بشكل كامل من مبدأ التوصيل الحراري وخصائص نقل الحرارة السريعة لوسط التبريد. توصيل حراري.
في عام 1963، تم اختراع تقنية الأنابيب الحرارية بواسطة جورج جروفر من مختبر لوس ألاموس الوطني.
أنبوب الحرارة هو نوع من عناصر نقل الحرارة، والذي يستفيد بشكل كامل من مبدأ التوصيل الحراري وخصائص نقل الحرارة السريعة لوسط التبريد. توصيل حراري.
تم استخدام تقنية الأنابيب الحرارية في الصناعات الفضائية والعسكرية وغيرها من الصناعات من قبل. منذ أن تم إدخاله في صناعة تصنيع الرادياتير، قام الناس بتغيير التفكير التصميمي للمشعات التقليدية وتخلصوا من وضع تبديد الحرارة التقليدي الذي يعتمد فقط على المراوح ذات الحجم الكبير للحصول على تبديد أفضل للحرارة.
بدلاً من ذلك، فهو يعتمد وضع تبريد جديد مع سرعة منخفضة ومروحة ذات حجم هواء منخفض وتقنية أنابيب الحرارة.
أتاحت تقنية الأنابيب الحرارية الفرصة لعصر أجهزة الكمبيوتر الهادئ وتم استخدامها على نطاق واسع في المجالات الإلكترونية الأخرى.
كيف تعمل الأنابيب الحرارية؟
مبدأ عمل الأنبوب الحراري هو: كلما حدث اختلاف في درجة الحرارة، ستحدث حتما ظاهرة انتقال الحرارة من درجة الحرارة المرتفعة إلى درجة الحرارة المنخفضة. يستخدم أنبوب الحرارة التبريد التبخيري، بحيث يكون الفرق في درجة الحرارة بين طرفي أنبوب الحرارة كبيرًا جدًا، بحيث يتم توصيل الحرارة بسرعة. تزيد حرارة مصدر الحرارة الخارجي من درجة حرارة وسط العمل السائل من خلال التوصيل الحراري لجدار الأنبوب لقسم التبخر ونواة ماصة السائل المملوءة بوسط العمل؛ ترتفع درجة حرارة السائل، فيتبخر سطح السائل حتى يصل إلى ضغط البخار المشبع. طريقة المرور إلى البخار. يتدفق البخار إلى الطرف الآخر تحت فرق ضغط بسيط، ويطلق حرارة، ويتكثف إلى سائل مرة أخرى، ويتدفق السائل عائداً إلى قسم التبخر على طول المادة المسامية بواسطة القوة الشعرية. هذه الدورة سريعة، ويمكن التخلص من الحرارة بشكل مستمر.
الميزات الفنية للأنابيب الحرارية
· تأثير التوصيل الحراري عالي السرعة. خفيفة الوزن وبنية بسيطة
· التوزيع المتساوي لدرجة الحرارة، يمكن استخدامه لدرجة حرارة موحدة أو عمل متساوي الحرارة. · قدرة كبيرة على نقل الحرارة. مسافة نقل الحرارة الطويلة.
· لا يوجد مكونات نشطة، ولا يستهلك الطاقة بنفسه.
· لا يوجد أي قيود على اتجاه نقل الحرارة، ويمكن تبادل نهاية التبخر ونهاية التكثيف. · سهولة المعالجة لتغيير اتجاه انتقال الحرارة.
متين وطويل العمر وموثوق وسهل التخزين والاحتفاظ به. لماذا تتمتع تقنية الأنابيب الحرارية بهذا الأداء العالي؟ علينا أن ننظر إلى هذه المشكلة من وجهة نظر الديناميكا الحرارية.
إن امتصاص الحرارة وإطلاق الحرارة للأجسام أمر نسبي، وكلما حدث اختلاف في درجات الحرارة، لا بد أن تحدث ظاهرة انتقال الحرارة من درجة الحرارة المرتفعة إلى درجة الحرارة المنخفضة.
هناك ثلاث طرق لانتقال الحرارة: الإشعاع، والحمل الحراري، والتوصيل، ومن بينها يعتبر التوصيل الحراري هو الأسرع.
يستخدم أنبوب الحرارة التبريد التبخيري لجعل فرق درجة الحرارة بين طرفي أنبوب الحرارة كبيرًا جدًا، بحيث يمكن توصيل الحرارة بسرعة.
يتكون الأنبوب الحراري النموذجي من غلاف الأنبوب، والفتيل، والغطاء النهائي.
طريقة الإنتاج هي ضخ الجزء الداخلي من الأنبوب إلى ضغط سلبي قدره 1.3×(10-1~10-4)Pa ثم ملئه بكمية مناسبة من سائل العمل، بحيث تتدفق الشعيرات الدموية يتم ملء المادة المسامية لنواة امتصاص السائل القريبة من الجدار الداخلي للأنبوب بالسائل ثم يتم إغلاقها.
تنخفض درجة غليان السائل تحت الضغط السلبي، ويكون سهل التطاير. يحتوي جدار الأنبوب على فتيل يمتص السائل، ويتكون من مواد مسامية شعرية.
مادة الأنابيب الحرارية وسائل العمل المشترك
أحد طرفي أنبوب الحرارة هو طرف التبخير والطرف الآخر هو طرف التكثيف.
عندما يتم تسخين أحد أقسام الأنبوب الحراري، يتبخر السائل الموجود في الأنبوب الشعري بسرعة، ويتدفق البخار إلى الطرف الآخر تحت فرق ضغط بسيط، وتطلق الحرارة، ويتكثف إلى سائل مرة أخرى.
يتدفق السائل عائداً إلى قسم التبخر على طول المادة المسامية بواسطة القوة الشعرية، وتكون الدورة لا نهاية لها. يتم نقل 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. يتم نقل الحرارة من مصدر الحرارة إلى الواجهة (البخار السائل) من خلال جدار أنبوب الحرارة والفتيل المملوء بسائل العمل؛
2. يتبخر السائل على واجهة (البخار السائل) في قسم التبخر، و 3. يتدفق البخار الموجود في غرفة البخار من قسم التبخر إلى قسم التكثيف؛
4. يتكثف البخار على واجهة البخار والسائل في قسم التكثيف؛
5. تنتقل الحرارة من الواجهة (البخار والسائل) إلى المصدر البارد من خلال الفتيل والسائل وجدار الأنبوب؛
6. في الفتيل، يتم إرجاع سائل العمل المكثف إلى قسم التبخر بسبب العمل الشعري.
الهيكل الداخلي لأنبوب الحرارة
الطبقة المسامية الموجودة على الجدار الداخلي لأنبوب الحرارة لها أشكال عديدة، والأكثر شيوعًا هي: تلبيد مسحوق المعدن، الأخدود، الشبكة المعدنية، إلخ.
1. هيكل الخبث الساخن
حرفيًا، الهيكل الداخلي لأنبوب الحرارة هذا يشبه القوالب المتفحمة أو الخبث الساخن.
في الجدار الداخلي الذي يبدو خشنًا، توجد جميع أنواع الثقوب الصغيرة، وهي تشبه الشعيرات الدموية في جسم الإنسان، وسيتحرك السائل الموجود في أنبوب الحرارة في هذه الثقوب الصغيرة، مما يشكل قوة سيفون قوية.
في الواقع، عملية صنع مثل هذا الأنبوب الحراري معقدة نسبيًا. يتم تسخين مسحوق النحاس إلى درجة حرارة معينة. قبل أن تذوب تمامًا، ستذوب الحافة الأمامية لجزيئات مسحوق النحاس أولاً وتلتصق بمسحوق النحاس المحيط، وبالتالي تشكل ما تراه الآن. إلى الهيكل المجوف.
من الصورة، قد تعتقد أنها ناعمة جدًا، ولكن في الواقع، هذا الخبث الساخن ليس ناعمًا ولا فضفاضًا، ولكنه قوي جدًا.
لأنها مادة يتم تسخينها بواسطة مسحوق النحاس في درجة حرارة عالية، وبعد أن تبرد فإنها تستعيد القوام الصلب الأصلي للمعدن.
بالإضافة إلى ذلك، من وجهة نظر التصنيع، فإن تكلفة تصنيع أنبوب الحرارة بهذه العملية والهيكل مرتفعة نسبيًا.
2. هيكل الأخدود
تم تصميم الهيكل الداخلي لأنبوب الحرارة هذا مثل الخنادق المتوازية.
كما أنها تعمل 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 أنبوب الحرارة هذا بسيط نسبيًا، وأسهل في التصنيع، وغير مكلف نسبيًا في التصنيع.
ومع ذلك، فإن تقنية معالجة أخدود الأنابيب الحرارية أكثر تطلبًا. بشكل عام، إنه أفضل تصميم لمتابعة اتجاه عودة السائل، لذلك من الناحية النظرية، فإن كفاءة تبديد الحرارة ليست عالية مثل السابق.
3. شبكات معدنية متعددة
يستخدم المزيد والمزيد من مشعات الأنابيب الحرارية هذا التصميم الشبكي متعدد المعادن. من الصورة، يمكنك أن ترى بسهولة أن المادة الندفية الموجودة 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 هيكل القماش لن يسمح للنسيج بخلع 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 المتعددة المعادن. من الناحية النظرية، فإن تأثير تبديد الحرارة ليس جيدًا مثل التأثيرين السابقين.
