7 самых распространенных мифов о тепловых трубках
Поскольку электронные устройства продолжают развиваться, требуя большего количества функций и более высокой надежности, чрезмерное нагревание остается серьезным препятствием для разработки более производительных приложений следующего поколения и революционных инноваций. В каждой отрасли, особенно в мобильной, медицинской, телекоммуникационной и Интернете вещей (IoT), задача состоит в создании новых продуктов и систем, которые были бы компактными, многофункциональными и способными справляться с высокими тепловыми нагрузками с высокой надежностью. Инженеры сталкиваются с проблемой эффективного управления теплом, поскольку потребителям требуются меньшие, более тонкие и мощные устройства с дополнительными опциями, функциями и возможностями.
Двухфазное охлаждение быстро развивается и набирает популярность в решении этих проблем. В частности, тепловые трубки доказали свою высокую эффективность в обеспечении более быстрого охлаждения, облегчения веса, повышения надежности и увеличения срока службы. Однако их наиболее значительное преимущество заключается в гибкости конструкции, позволяющей легко интегрироваться в тепловые системы, что значительно повышает эффективность и производительность охлаждения.
Обзор:
Компоненты тепловых трубок сочетают в себе проверенную и надежную пассивную двухфазную передачу тепла с различными другими технологиями управления температурным режимом для создания эффективных и долговечных решений для охлаждения. Обладая более чем пятидесятилетним опытом инноваций и производства решений с тепловыми трубками, Бойд хорошо подготовлен к разработке и производству эффективных и долговечных решений для охлаждения, которые могут работать в самых сложных условиях окружающей среды.
Выдвижные медные стенки и жилы можно согнуть или сплющить в соответствии с тепловыми и геометрическими требованиями применения. Эту гибкость можно использовать для уменьшения общего размера, увеличения контакта с поверхностью или размещения тепловых трубок вокруг установленного оборудования. Тепловые трубы могут быть встроены в другие технологии для ускорения рассеивания тепла или использовать тепловые трубы внутри системы для транспортировки тепла от источника тепла в безопасное место рассеивания.
Заблуждение 1:Если тепловая трубка сломается, жидкость попадет на мое электронное устройство.
Правда:Тепловые трубки редко, если вообще когда-либо, ломаются. В крайне маловероятных сценариях минимальное количество жидкости в трубке может насытить ее сердцевину, но она не может капать или просачиваться на ваше электронное устройство. Тепловые трубки по своей сути надежны и работают как чисто пассивная система без движущихся частей, которые могут со временем изнашиваться. Чтобы «сломать» хорошо изготовленную тепловую трубку, нужно разрезать ее или подвергнуть чрезмерному изгибу или складыванию. Тепловые трубки заполняются под вакуумом, благодаря чему объем жидкости в трубке остается в форме пара, предотвращая капание.
Их долговечность, повышенная надежность и герметичность делают тепловые трубки идеальным решением для аэрокосмической, медицинской, бытовой электроники, мощных приложений, требующих высокой надежности, а также рынков, где утечки из традиционных жидкостных растворов могут иметь катастрофические последствия.
Заблуждение 2:Тепловые трубки тяжелые.
Правда:Тепловые трубки могут снизить вес больше, чем увеличить компоненты.
Хотя тепловые трубки обычно изготавливаются из меди (относительно тяжелого материала), некоторые ошибочно полагают, что интеграция тепловых трубок увеличит вес их решения. Однако, несмотря на то, что тепловые трубки изготовлены из меди, они полые, что позволяет уменьшить вес решения и одновременно улучшить тепловые характеристики различными способами. Тепловые трубы обычно используются для передачи тепла в более прохладные, удаленные и более открытые области, где можно лучше использовать воздушный поток и пространство. Это позволяет добавлять в эти пространства вентиляторы и легкие ребристые конструкции, уменьшая общий размер и вес системы охлаждения.
Другой распространенный пример — замена традиционных медных радиаторов или радиаторов большего размера на алюминиевое основание со встроенными тепловыми трубками. Высокая эффективность рассеивания тепла тепловыми трубками равномерно и быстро распределяет тепло по всему радиатору, повышая эффективность, уменьшая размер радиатора и требования к материалам, что в конечном итоге снижает общий вес и стоимость решения.
Заблуждение 3:Тепловые трубки можно использовать только с испарителями и конденсаторами на обоих концах.
Правда:Тепловые трубки работают по всей длине, независимо от их положения на трубе; они последовательно передают тепло от более горячих областей к более холодным.
Тепловые трубы обычно проектируются как компоненты управления теплом для транспортировки тепла от источника тепла на одном конце к другому для безопасного и эффективного рассеивания. Хотя такое использование широко распространено, это не единственный способ использования тепловых трубок.
Фитильная структура тепловых трубок позволяет им работать в любом направлении, часто по всей длине трубы. Тепло по своей природе движется от горячего к холодному, и тепловые трубки не являются исключением. Независимо от того, где тепло размещается по трубе, оно всегда будет течь от источника тепла к точке конденсации, а затем обратно через ядро. Это увеличивает гибкость конструкции и расширяет возможности использования тепловых трубок, обеспечивая более инновационное и экономически эффективное управление температурным режимом. Одним из таких применений является встраивание тепловых трубок для распространения тепла, а не для его передачи. Когда тепловые трубки встроены в нижнюю часть радиатора, тепло распределяется по всей длине тепловой трубки, а не конденсируется в фиксированной области. Например, интеграция тепловых трубок в радиаторы с воздушным охлаждением для повышения производительности при высокой мощности и снижения потребности в жидкостных системах при охлаждении мощных IGBT.
Заблуждение 4:Тепловые трубки могут распространять тепло только по прямой. Если я хочу распределить тепло по всей базе, мне нужен теплораспределитель.
Правда:Тепловые трубки можно сгибать, и они ведут себя аналогично распределителю тепла, но имеют более интегрированную структуру.
Когда тепловые трубки впервые были представлены и интегрированы с другими технологиями, они были встроены в прямые линии. Чтобы добиться более равномерного отвода тепла, инженеры использовали теплоотводы. Хотя теплораспределители могут эффективно обеспечивать равномерное рассеивание тепла, они имеют свои собственные проблемы проектирования, которые могут подходить не для каждого применения.
Хотя тепловые трубки передают тепло только вдоль своей оси, эту ось можно согнуть или использовать с несколькими тепловыми трубками, чтобы эффективно действовать как механизм плоской диффузии, аналогичный распределителю тепла. Тепловые трубки более экономичны, конструктивно более надежны и могут быть спроектированы так, чтобы имитировать функции и характеристики распределителя тепла. При правильном монтаже тепловые трубки могут выдерживать значительную монтажную силу в тех случаях, когда паровая камера может быть слишком хрупкой.
Заблуждение 5:Для работы тепловые трубки должны быть очень горячими.
Правда:Технология изготовления позволяет тепловым трубкам функционировать даже при небольшой разнице температур.
Поскольку для функционирования тепловых трубок используется испарение и конденсация, существует распространенное заблуждение, что для того, чтобы тепловые трубы были полезными, необходима большая разница температур или высокая температура. Однако, поскольку перед герметизацией тепловые трубы заполняются вакуумом, жидкость внутри них существует одновременно в форме жидкости и пара в точке насыщения. Это похоже на кипение жидкости при более низких температурах и пониженном давлении, например, на больших высотах и при более низком давлении. Молекулам требуется меньше тепла, чтобы возбудиться настолько, чтобы перейти из жидкости в пар. Следовательно, температура источника тепла не обязательно должна достигать стандартной температуры кипения при комнатной температуре, чтобы инициировать фазовый переход. Фактически, для его функционирования достаточно разницы всего в несколько градусов между «горячими» и «холодными» участками тепловой трубки. Это одно из основных преимуществ использования тепловых трубок, поскольку оно позволяет минимизировать тепловое сопротивление решения.
Заблуждение 6:Тепловые трубки нельзя использовать в условиях мороза.
Правда:Тепловые трубки могут быть разработаны для работы в чрезвычайно суровых условиях, например, при низких температурах.
Режим работы тепловых трубок в условиях окружающей среды зависит от материалов и конструкции. Хотя медь/вода является наиболее популярной комбинацией, в зависимости от конкретных требований можно использовать и другие материалы. Такие жидкости, как аммиак, метанол и ацетон, можно объединять с совместимыми металлами для образования тепловых трубок, которые работают при температурах намного ниже -60 градусов.
Заблуждение 7:Тепловые трубки стоят дорого.
Правда:Добавление тепловых трубок может снизить общую стоимость решения.
Пластичность меди обеспечивает экономичное производство, надежную герметизацию, а также легкость сгибания и прессования для получения определенных геометрических форм. Бойд усовершенствовал производственные процессы и технологию проектирования тепловых трубок для производства экономичных высокопроизводительных медно-водяных тепловых трубок. Тепловые трубки позволяют инженерам использовать алюминиевые и встроенные тепловые трубки в приложениях, требующих медных ребристых оснований, что снижает затраты. Они также могут устранить необходимость в вентиляторах или других компонентах, экономя деньги и вес.
В заключение отметим, что тепловые трубки универсальны и очень полезны в управлении температурным режимом, развеивая различные заблуждения. Эти заблуждения часто возникают из-за непонимания возможностей и применения технологий. Благодаря способности повышать эффективность охлаждения, снижать вес и работать в различных условиях, тепловые трубки представляют собой надежное и экономичное решение в постоянно развивающемся мире электронных и мощных приложений.
