Grundkenntnisse im Heatpipe-Design
Überlegungen bei der Heatpipe-Konstruktion
Heatpipes werden häufig im aktuellen Wärmeableitungsdesign verwendet, einschließlich unserer gängigen Laptops und Mobiltelefone. Die folgenden Faktoren müssen bei der Auslegung von Heatpipes berücksichtigt werden:
Heatpipe Qmax oder Wärmequelle .
Betriebstemperatur.
Kupfermaterial.
Arbeitsmedium.
Dochtstruktur.
Länge und Durchmesser der Heatpipe.
Wärmekontaktfläche.
Kondensator-Kontaktfläche.
Schwerkraftrichtung.
Einfluss von Heatpipe-Biegung und Ebenheit.
Welche Materialien können für den Bau von Heatpipes verwendet werden?
Heatpipe ist meist Metall nahtloses Stahlrohr, und verschiedene Materialien können je nach Bedarf verwendet werden, wie Kupfer, Aluminium, Kohlenstoffstahl, Edelstahl, legierter Stahl, etc. Das Rohr kann standardmäßig rund oder speziell geformt sein. wie ovales, quadratisches, rechteckiges, flaches, gewelltes Rohr usw. Der Rohrdurchmesser reicht von 2mm bis 200mm oder noch größer. Die Länge kann von wenigen Millimetern bis zu mehr als 100 Metern reichen. Kupfer und Aluminium werden meist als Rohstoffe in den meisten Designlösungen verwendet. Nichteisenmetalle werden hauptsächlich als Rohre verwendet, um die Anforderungen an die Kompatibilität mit Arbeitsflüssigkeit zu erfüllen.
Was ist dochtstruktur? Wie wirkt es sich auf die Leistung von Heatpipes aus?
Nutstruktur: Die Kapillargrenze ist die niedrigste, aber der Effekt ist am besten, wenn sich der Kondensator über dem Verdampfer befindet.
Mesh-Struktur: Es hat den gleichmäßigsten Baumwollkern, und sein Arbeitsprinzip ist, dass sich der Verdampfer über dem Kondensator befindet.
Gesinterte Struktur: Die Leistung ist am besten in Richtung der Schwerkraft. Da der gesinterte Pulvermetallkern durch Metall mit der Rohrwand verbunden ist, ist seine Wärmeleitung von der Rohrwand zum Kern oder umgekehrt der beste der vier gemeinsamen Kerne.
Wie wirken sich Heatpipe-Länge und -Durchmesser auf die Leistung aus?
Die Dampfdruckdifferenz zwischen Kondensator und Verdampfer bestimmt die Dampfausbreitungsrate zwischen Kondensator und Verdampfer. Darüber hinaus beeinflussen der Durchmesser und die Länge der Heatpipe die Dampfübertragungsgeschwindigkeit, so dass sie bei der Konstruktion der Heatpipe berücksichtigt werden muss.
Wie wirkt sich die Ausrichtung auf die Heatpipe-Leistung aus?
Die Struktur mit hoher Kapillargrenze kann die Schwerkraft überwinden und mehr Arbeitsflüssigkeit vom Kondensator auf den Verdampfer übertragen. Wie bereits erwähnt, funktioniert der Gesinterpulver-Metallkern-Wärmeabsorber mit der höchsten Kapillargrenze jedoch am besten unter schwerkraftunterstützten Bedingungen (der Verdampfer befindet sich über dem Kondensator), siehe unten Bilder über die Schwerkraftorientierung zur Heatpipe-Leistung.
Wie wirkt sich das Biegen von Heatpipes auf die Leistung aus?
Ist die Heatpipe zu fest verbogen, kann der Docht reißen (Pulvermetallsintern) oder zusammenbrechen und eingespannt werden (Drahtgeflecht). Daher kann das Biegen der Heatpipe die Wärme reduzieren, die übertragen werden kann. Die experimentellen Ergebnisse zeigen, dass, wenn der Biegeradius gleich oder größer als das 3-fache des Heatpipe-Durchmessers ist, die Biegung die Leistung nicht offensichtlich beeinflusst.
Wie wirkt sich die Abflachung auf die Leistung von Heatpipes aus?
Wenn die Heatpipe abgeflacht ist, wird die Dicke der Heatpipe reduziert. Daher reduziert eine übermäßige Abflachung der Heatpipe die Wärme, die übertragen werden kann, und blockiert sogar den Dampfdurchgang vollständig. Die experimentellen Ergebnisse zeigen, dass eine ordnungsgemäße Abflachung die Leistung nicht beeinträchtigt, aber eine übermäßige Abflachung die Leistung beeinflusst. Wenn die Dicke des Dampfkanals nach dem Abflachen größer als 2 mm ist, wird die Leistung im Vergleich zum Kreisrohr nicht verringert.
Wie wirkt sich die Heatpipe-Arbeitstemperatur auf die Leistung aus?
Die Arbeitstemperatur der Heatpipe beeinflusst die Leistung der Heatpipe. Je höher die Temperatur, desto besser die Leistung bis zu einem gewissen Grad. Dies ist auf die geringere Viskosität des Arbeitsmediums bei höheren Temperaturen zurückzuführen, wodurch mehr Arbeitsflüssigkeit vom Verdampfer zum Ölkern durch den Kondensator fließen kann. Bei höheren Temperaturen kann das Arbeitsfluid auch flüchtiger in einen gasförmigen Zustand übergehen.
Ist Heatpipe zuverlässig?
Die Heatpipe hat keine beweglichen Teile und hat eine sehr hohe Zuverlässigkeit. Bei der Konstruktion und Herstellung von Heatpipes muss jedoch vorsichtig sein. Zwei Fertigungsfaktoren verringern die Zuverlässigkeit von Heatpipes: Dichtheit und Sauberkeit. Jede Leckage in der Heatpipe führt schließlich zum Ausfall der Heatpipe. Einige externe Faktoren können auch die Lebensdauer von Heatpipes verkürzen, wie Fall, Vibration, Krafteinwirkung, Temperaturschock und korrosive Umgebung.
