A hőcső egy passzív, kétfázisú hőátadó eszköz, amely a hőenergiát örökös elgőzölögési és kondenzációs ciklusokon áthelyezi. Gondolj rá, mint a fűtőtest az autóban.
A hőcső egy hővezető anyagból (pl. Réz, alumíniumból), egy működő folyadékból (azaz egy olyan folyadékból, amely képes hatékonyan felszívni és továbbítani az energiát) és üreges szerkezettel / béléssel ellátott üreges burkolatot / borítékot (pl. Csövet) együtt egy teljesen zárt / zárt rendszerben.
A hőcsöveket HVAC-rendszerekhez, repülőgép-alkalmazásokhoz (pl. Űrhajók termikus vezérléséhez) és - leggyakrabban - elektronikus hóforrásokat lehűtik. A hőcsövek kis méretűek lehetnek egyedi alkatrészek (pl. CPU, GPU ) és / vagy személyi eszközök (pl. Okostelefonok / táblagépek, laptopok, számítógépek) számára, vagy elég nagyok ahhoz, hogy befogadják a teljes méretű házakat (pl. Adatok, hálózati vagy szerver állványok / házak ).
Hogyan működik a hőcső?
A hőcső mögött meghúzódó koncepció hasonló a gépjárműradiátor vagy a számítógépes folyadékhűtő rendszeréhez, de nagyobb előnyökkel jár. A hőcső-technológia a következők mechanikájának (azaz fizikájának) kiaknázásával működik:
- Hővezető
- Fázisátmenet
- Konvekció
- Kapilláris hatás
A hőcsövek egyik vége, amely fenntartja a kapcsolatot egy magas hőmérsékletű forrással (pl. CPU ), az elpárologtató részként ismert. Mivel az elpárologtató rész megfelelő hőbevezetést (hővezetési képességet) kap, a burkolat burkolatában lévő üreges szerkezetben lévő helyi működési folyadékot ezután folyadékról gázállapotra (fázisátalakítás) párologtatják. A forró gáz kitölti az üreges üreget a hőcső belsejében.
Mivel az elpárologtató rész üregében levegőnyomás keletkezik, elindítja a gőzvisszaverő látens hővezetést a hőcső hidegebb vége felé (konvekció). Ezt a hideg véget a kondenzátor résznek nevezik. A kondenzátor szakaszban lévő gőz hűsödik ahhoz a pontig, ahol visszavezethető folyékony állapotba (fázisátalakítás), felszabadítva a párologtatási folyamat által abszorbeált látens hőmennyiséget. A látens hő a házba (hővezetéshez) kerül, ahol könnyen eltávolítható a rendszerből (pl. Ventilátorral és / vagy hűtőbordával).
A lehűtött munkafolyadékot átsziválja a pálcika szerkezete és elosztja az elpárologtató rész felé (kapilláris hatás). Miután a folyadék eléri az elpárologtató szakaszt, akkor a hő bemenetnek lesz kitéve, amely ismét folytatja a ciklust.
Ha egy hőcső belsejében akarja látni a folyamatot, képzeld el ezeket a folyamatokat egy ciklusban simán:
- Az üreges üregen átáramló gáz forró és hideg szakaszok között
- Folyadék, amely a kanóc struktúrán keresztül mozog a hidegtől a forró részekig
A hőcsövek csak akkor képesek áttelepíteni a hőt, ha a hőmérséklet-gradiens a rendszer működési tartományába esik - a gázok nem kondenzálódnak, amikor a hőmérséklet meghaladja az elem kondenzációs pontját, a folyadékok nem párolognak, ha a hőmérséklet nem éri el az elem párolgási pontját. A rendelkezésre álló hatékony anyagok és munkafolyadékok sokasága miatt a gyártók képesek finomhangolni a hőcsövek tervezését és garantálni a teljesítményüket.
A hőcsövek előnyei és előnyei
Az elektronikus hűtés hagyományos módszereivel szemben a hővezetékek jelentős előnyökkel járnak (kevés korlátozással):
- Passzív hűtés: A hőcsövekhez nincs szükség manuális kapcsolóra vagy elektromos áramra. Ehhez csak az elpárologtató és a kondenzátorok közötti hőmérsékletkülönbség szükséges.
- Nincs karbantartás: A hőcsövek teljesen zárt / zárt rendszerek, nulla mechanikus / mozgó alkatrészekkel.
- Rugalmas kialakítás: A hőcsövek 3 mm vastagságúak, átmérőjűek, vastagság / átmérőjűek, mint 3 mm vastagságúak, olyan alakban alakíthatók ki, amelyek elég feszesek ahhoz, hogy a penge pereme köré tekerjenek, és bármilyen irányba / orientációban működjenek (azaz nem függenek a gravitációtól) . Ezek a rugalmas tervezési szempontok lehetővé teszik a hőcsövek számára, hogy megfeleljenek bizonyos formáknak és / vagy követelményeknek.
- Magas vezetőképesség: A hőcsöveket olyan anyagokból készítik, amelyek képesek akár 1000 ° C-ot meghaladó hőmérsékleten is. A burkolóanyagok kiválasztása, a munkafolyadékok és a kanóc struktúrák lehetővé teszik a tervezők finomhangolását az üzemi hőmérséklet tartományban.
- Érték: A hőcsövek általában kisebbek, könnyebbek, hatékonyabbak és megfizethetőbbek, mint a hasonló hűtőrendszerek típusai.