O conductă de încălzire este un dispozitiv de transfer termic pasiv, cu două faze, care relocă energia termică prin cicluri perpetuante de vaporizare și condensare. Gândește-te la asta ca la radiatorul din mașină.
O conductă de încălzire încorporează o carcasă / plic gol (de exemplu, o țeavă) realizată dintr-un material conductiv termic (de ex. Cupru, aluminiu), un fluid de lucru (adică un lichid care poate absorbi și transmite eficient energia) împreună într-un sistem complet închis / închis.
Conductoarele de căldură sunt utilizate pentru sistemele HVAC, aplicațiile aerospațiale (de exemplu, controlul termic pentru nave spațiale) și - cel mai frecvent - răcirea punctelor fierbinți electronice. Conductoarele de căldură pot fi reduse pentru componente individuale (de exemplu CPU, GPU ) și / sau dispozitive personale (de exemplu, smartphone-uri / tablete, laptopuri, computere) sau suficient de mari pentru a acoperi carcase de dimensiuni mari incinte ).
Cum funcționează o conductă de încălzire?
Conceptul din spatele unei conducte de căldură este similar cu cel al unui radiator auto sau al unui sistem de răcire cu lichid de calculator , dar cu avantaje mai mari. Tehnologia conductelor de căldură funcționează prin valorificarea mecanicii (fizica) a:
- Conductivitate termică
- Faza de tranzitie
- Convecție
- Actiune capilara
Un capăt al țevii de căldură care menține contactul cu o sursă de temperatură ridicată (de exemplu, CPU ) este cunoscută sub denumirea de secțiune a vaporizatorului . Deoarece secțiunea vaporizatorului începe să primească o cantitate suficientă de căldură (conductivitate termică), lichidul de lucru local conținut în structura fitilului care învelește carcasa este apoi vaporizat dintr-un lichid în altul (tranziție de fază). Gazul fierbinte umple cavitatea goală din interiorul conductei de căldură.
Deoarece presiunea aerului se acumulează în interiorul cavității secțiunii vaporizatorului, acesta începe să conducă căldura latentă care transportă vapori către capătul mai rece al conductei de căldură (convecție). Acest capăt rece este cunoscut ca secțiunea condensatorului . Vapa din secțiunea condensatorului se răcește până la punctul în care se condensează înapoi într-o stare lichidă (tranziție de fază), eliberând căldura latentă care a fost absorbită de procesul de vaporizare. Căldura latentă se transferă pe carcasă (conductivitatea termică), unde poate fi îndepărtată cu ușurință de sistem (de exemplu, cu ventilator și / sau radiator).
Lichidul de lucru răcit este înmuiat de structura fitilului și distribuit înapoi către secțiunea vaporizatorului (acțiune capilară). Odată ce fluidul ajunge în secțiunea vaporizatorului, acesta devine expus la intrarea de căldură, care continuă ciclul din nou.
Pentru a vizualiza interiorul unei conducte de căldură în acțiune, imaginați-vă că aceste procese funcționează fără probleme într-un ciclu:
- Gaz care curge prin cavitatea goală de la secțiunile fierbinți la frig
- Lichidul se deplasează prin structura fitilului de la frig la secțiuni fierbinți
Conductoarele de căldură pot înlocui căldura doar atunci când gradientul de temperatură se încadrează în domeniul de funcționare a sistemului - gazele nu se vor condensa atunci când temperatura depășește punctul de condensare a elementului, lichidele nu se vor vaporiza atunci când temperatura nu atinge punctul de vaporizare al elementului. Dar având în vedere varietatea de materiale eficiente și lichide de lucru disponibile, producătorii pot să regleze proiectarea țevilor de căldură și să garanteze performanțele.
Avantajele și avantajele tevilor de căldură
Versus metodele convenționale de răcire electronică, țevile de căldură oferă beneficii semnificative (cu câteva limitări):
- Răcirea pasivă: conductele de căldură nu necesită un comutator manual sau electricitate pentru a funcționa. Tot ceea ce este necesar este o diferență de temperatură între secțiunile evaporatorului și condensator.
- Fără întreținere: țevile de căldură sunt sisteme complet închise / etanșe, cu componente mecanice / mișcări zero.
- Design flexibil: conductele de căldură pot fi realizate cu o grosime / diametru subțire de 3 mm, fiind formate în forme u-strânse pentru a se înfășura pe marginea unui penny și pentru a lucra în orice direcție / orientare (adică nu depinde de gravitate) . Aceste aspecte de design flexibile permit țevilor de căldură să îndeplinească anumite forme și / sau cerințe.
- Conductibilitate ridicată: Conductă termică sunt realizate cu materiale capabile să se ocupe de temperaturi de până la și peste 1000 de grade Celsius. Selectarea materialelor de acoperire, a fluidelor de lucru și a structurilor de fitil permite proiectanților să regleze în mod optim temperaturile de funcționare.
- Valoare: Tevile de căldură tind să fie mai mici, mai ușoare, mai eficiente și mai accesibile pentru a produce decât tipuri comparabile de sisteme de răcire.