Soojustustoru on passiivne kahefaasiline soojusülekande seade, mis liigub soojusenergia kaudu pideva aurustumise ja kondensatsiooni tsükliteni. Mõelge sellele nagu autos olev radiaator.
Soojustoru sisaldab õõneskindlat / ümbrikku (nt toru), mis on valmistatud termoelektrilisest materjalist (nt vask, alumiinium), töövedeliku (st vedeliku, mis suudab energiat efektiivselt neelata ja edastada) ja vitskorpuse / vooderdise koos täiesti suletud / suletud süsteemiga.
Kuumutorusid kasutatakse HVAC-süsteemide, kosmosesõidukite rakenduste (nt kosmoseaparaatide soojusjuhtimine) ja - kõige sagedamini - elektrooniliste kuumade kohtade jahutamiseks. Soojustorusid saab üksikkomponentide (nt CPU, GPU ) ja / või personaalsete seadmete (nt nutitelefonid / tahvelarvutid, sülearvutid, arvutid) jaoks väikesed või piisavalt suured, et mahutada täispikkade ümbristega (nt andmed, võrgud või serveri riiulid / kaitsed ).
Kuidas soojustoru töötab?
Kuumutoru taga asuv kontseptsioon sarnaneb autokaubanduse radiaatori või arvuti vedeliku jahutussüsteemiga , kuid on suuremate eelistega. Kuumutorude tehnoloogia töötab mehaanika (st füüsika) rakendamisega:
- Soojusjuhtivus
- Phase transition
- Konvektsioon
- Kapillaarne tegevus
Kuumutoru ühte otsa, mis hoiab kontakti kõrgtemperatuuriallikaga (nt CPU ), nimetatakse aurusti osaks . Kuna aurusti osa hakkab saama piisavalt soojuslikku sisendit (soojusjuhtivus), siis aurustub vooderdis sisalduv lokaalne töövedelik aurustunud vedeliku aurustamiseks gaasilisse olekusse (faasiülekanne). Kuum gaas täidab õõnsa õõnsuse soojustoru sees.
Kuna õhurõhk tekib aurusti osa õõnsuse sees, hakkab see auruga kaetud latentset soojust juhtima - soojustoru külmemasse otsa (konvektsioon) suunas. Seda külma otsa nimetatakse kondensaatori sektsiooniks . Aur kondensaatori sektsioonis jaotab punkti, kus see kondenseerub tagasi vedelasse olekusse (faasiülekanne), vabastades aurustumisprotsessis absorbeeritud varjatud kuumuse. Varjatud kuumus suunab korpusele (soojusjuhtivus), kus seda saab süsteemist hõlpsasti eemaldada (nt ventilaatori ja / või soojusvahetiga).
Jahutatud töövedelikku leotatakse viiki struktuuri abil ja jaotatakse tagasi aurusti ossa (kapillaarne toime). Kui vedelik jõuab aurusti ossa, muutub see kuumuse sisendiks, mis jätkab tsüklit.
Kujutlege soojustoru sisemuse visualiseerimiseks toimingu käigus ette, et need protsessid töötavad sujuvalt tsüklis:
- Gaas, mis voolab läbi õõnsa õõnsuse kuumast külmast sektsioonist
- Vedelik liigub wick'i struktuuri kaudu külmast kuumast osast
Kuumad torud suudavad soojust ümber paigutada, kui temperatuuri gradient jääb süsteemi tööpiirkonda - gaasid ei kondenseeruda, kui temperatuur ületab elemendi kondensatsioonipunkti, vedelikud ei aurustuvad, kui temperatuurid ei ületa elemendi aurustumispunkti. Kuid arvestades saadaval olevate tõhusate materjalide ja töövedelike mitmekesisust, on tootjad võimelised soojuspumpade projekteerimist täpselt häälestama ja tagama jõudluse.
Soojustorude eelised ja eelised
Erinevalt tavalisest elektroonilise jahutuse meetoditest pakuvad soojuspumbad märkimisväärset kasu (mõningate piirangutega):
- Passiivne jahutus: soojusvahetite torud ei vaja toimimiseks käsitsi lülitamist ega elektrit. Kõik, mis on vajalik, on aurusti ja kondensaatori sektsioonide vaheline temperatuuri erinevus.
- Hooldus puudub: soojusvahetid on täiesti suletud / suletud süsteemid, millel on null mehaanilised / liikuvad osad.
- Paindlik disain: soojusvaheti võib valmistada paksus / diameeter nii õhukese kui 3 mm, vormitakse u-kujuliselt piisavalt pingul, et mähitud sääre serva ümber ja töötab igas suunas / orientatsioonis (st ei sõltu gravitatsioonist) . Need paindlikud konstruktsioonielemendid võimaldavad soojuspumpadel täita konkreetseid kujusid ja / või nõudeid.
- Kõrgjuhtivus: soojustorud on valmistatud materjalidest, mis suudavad taluda temperatuure kuni 1000 ° C juures. Korpuse materjalide, töövedelike ja keermete konstruktsioonide valik võimaldab disaineritel täpselt reguleerida töötemperatuuri.
- Väärtus: soojuspumbad kipuvad olema väiksemad, kergemad, tõhusamad ja taskukohasemad kui võrreldavad jahutussüsteemide tüübid.