Ключевые соображения при проектировании тепловых трубок

Тепловая трубка является своего рода элементом теплопередачи, который в полной мере использует принцип теплопроводности и свойство быстрой теплопередачи охлаждающей среды. Тепло горячего объекта быстро передается наружу от источника тепла через тепловую трубу, а ее теплопроводность намного превышает теплопроводность любого известного металла.

Тепловые трубки часто используются в современной конструкции рассеивания тепла, в том числе в наших обычных ноутбуках, мобильных телефонах и т. д. При проектировании тепловых трубок следует учитывать следующие факторы: тепловая нагрузка или передаваемое тепло; Рабочая Температура; Трубка; Рабочая жидкость; Капиллярная структура; Длина и диаметр тепловой трубы; Контактная длина зоны испарения; Контактная длина зоны компенсации; Направление; Эффект изгиба и сплющивания тепловой трубы и т. д.

При проектировании тепловых труб необходимо учитывать следующие факторы:

1, выбор рабочей жидкости

① Рабочая жидкость должна соответствовать рабочей температурной зоне тепловой трубы и иметь соответствующее давление насыщенного пара;

② Рабочая жидкость должна быть совместима с материалом корпуса и фитиля и иметь хорошую термическую стабильность;

③ Рабочая жидкость должна иметь хорошие комплексные теплофизические свойства;

2, структура всасывающего сердечника жидкости

Выбор фитиля - сложная задача. С точки зрения обеспечения максимальной скорости теплопередачи фитиль должен иметь очень малый эффективный капиллярный радиус r., для обеспечения максимального капиллярного давления значение проницаемости К должно быть большим, чтобы уменьшить потери давления обратки жидкости, а сопротивление теплопроводности должно быть небольшим, чтобы уменьшить сопротивление радиальной теплопроводности. Трудно сделать фитиль с той же структурой, отвечающий всем вышеперечисленным требованиям, поэтому существуют композитные конструкции фитиля и магистральный фитиль, но сложность изготовления и стоимость увеличиваются. Поэтому при выборе активной зоны всасывания жидкости следует уделить внимание выбору простейшей конструкции на основе выполнения требований по теплопередаче. Для тепловых труб, используемых на земле, следует по возможности использовать гравитационное орошение и термосифоны без сердечников, поглощающих жидкость.

3, рабочая температура

При заданных расчетных условиях известна температура источника холода и источника тепла, а также ясны условия теплопередачи, поэтому диапазон рабочих температур самой тепловой трубы можно рассчитать по общей формуле теплопередачи. Рабочая температура здесь обычно относится к температуре пара рабочей жидкости в тепловой трубе во время работы. При работе хорошей тепловой трубы рабочее тело должно находиться в парожидкостном двухфазном состоянии. Поскольку температура плавления выбранного рабочего тела должна быть ниже рабочей температуры тепловой трубки, тепловая трубка может нормально работать. На рисунке 3-59 указан диапазон температур плавления, кипения и критической точки (короткая вертикальная линия на отрезке), которые можно использовать в качестве рабочей жидкости тепловой трубы. Из рисунка видно, что в некоторых температурных областях эти жидкости перекрываются, то есть в некоторых температурных областях может быть выбрано несколько рабочих жидкостей. Необходимо поочередно учитывать такие факторы, как давление насыщения, цена, термическая стабильность, нетоксичность и т. д., и сравнивать их, чтобы сделать выбор.

4. Есть четыре общих капилляра.Тепловые трубыструктуры, включая канавки, проволочную сетку, спеченный порошок, металл и волокно. Капиллярная структура выложена на внутренней стенке контейнера с тепловой трубкой и позволяет жидкости течь от одного конца тепловой трубки к другому за счет капиллярного действия. Каждая капиллярная структура имеет свои преимущества и недостатки. Идеальной капиллярной структуры не существует. Каждая капиллярная структура имеет свой предел.

Тепловая трубка не имеет движущихся частей и обладает высокой надежностью. Однако необходимо соблюдать осторожность при проектировании и производстве тепловых трубок. Два производственных фактора снижают надежность тепловой трубы: герметичность и чистота. Любая утечка в тепловой трубе в конечном итоге приведет к ее выходу из строя. Если внутренняя камера не будет тщательно очищена, при нагреве тепловой трубы остаток будет выделять неконденсирующийся газ и снижать производительность трубы.