مقدمة مشتركة لتصميم الأنابيب الحرارية

اعتبارات في تصميم الأنابيب الحرارية

تستخدم الأنابيب الحرارية على نطاق واسع في تصميم التبديد الحراري الحالي ، بما في ذلك أجهزة الكمبيوتر المحمولة والهواتف المحمولة الشائعة لدينا. يجب مراعاة العوامل التالية عند تصميم أنبوب الحرارة:

أنبوب الحرارة Qmax أو مصدر الحرارة.

درجة حرارة العمل.

مادة النحاس.

سائل العمل .

هيكل الفتيل.

طول وقطر أنبوب الحرارة.

منطقة ملامسة للحرارة.

منطقة الاتصال المكثف.

اتجاه الجاذبية.

تأثير الانحناء والتسطيح في الأنابيب الحرارية.

ما هي المواد التي يمكن استخدامها لبناء الأنابيب الحرارية؟

     أنبوب الحرارة هو في الغالب أنابيب فولاذية غير ملحومة معدنية ، ويمكن استخدام مواد مختلفة وفقًا للاحتياجات المختلفة ، مثل النحاس والألمنيوم والفولاذ الكربوني والفولاذ المقاوم للصدأ وسبائك الصلب ، إلخ. يمكن أن يكون الأنبوب مستديرًا قياسيًا أو بشكل خاص. أنبوب بيضاوي ، مربع ، مستطيل ، مسطح ، مموج ، إلخ. يتراوح قطر الأنبوب من 2 مم إلى 200 مم أو أكبر. يمكن أن يتراوح الطول من بضعة ملليمترات إلى أكثر من 100 متر. يستخدم النحاس والألمنيوم في الغالب كمواد خام في معظم حلول التصميم. تُستخدم المعادن غير الحديدية كأنابيب بشكل أساسي لتلبية متطلبات التوافق مع سائل العمل.

ما هو هيكل الفتيل؟ كيف تؤثر على أداء الأنابيب الحرارية؟

هيكل الأخدود: الحد الشعري هو الأدنى ، لكن التأثير يكون أفضل عندما يكون المكثف فوق المبخر.

هيكل شبكي: يحتوي على نواة قطنية أكثر اتساقًا ، ومبدأ عمله هو أن المبخر يقع فوق المكثف.

هيكل متكلس: الأداء هو الأفضل في اتجاه الجاذبية. نظرًا لأن اللب المعدني المسحوق الملبد مرتبط بجدار الأنبوب من خلال المعدن ، فإن التوصيل الحراري من جدار الأنبوب إلى القلب أو العكس هو الأفضل من بين النوى الأربعة الشائعة.

كيف يؤثر طول وقطر أنبوب الحرارة على الأداء؟

يحدد فرق ضغط البخار بين المكثف والمبخر معدل انتشار البخار بين المكثف والمبخر. بالإضافة إلى ذلك ، سيؤثر قطر وطول الأنبوب الحراري على سرعة نقل البخار ، لذلك يجب أخذها في الاعتبار عند تصميم أنبوب الحرارة.

كيف يؤثر الاتجاه على أداء الأنابيب الحرارية؟

   يمكن للهيكل ذي الحد الشعري العالي التغلب على الجاذبية ونقل المزيد من سوائل العمل من المكثف إلى المبخر. ومع ذلك ، كما ذكرنا سابقًا ، فإن جهاز امتصاص الحرارة ذو اللب المعدني المسحوق الملبد مع أعلى حد شعري يعمل بشكل أفضل في ظل ظروف مساعدة الجاذبية (المبخر أعلى المكثف) ، انظر أدناه الصور حول اتجاه الجاذبية لأداء الأنابيب الحرارية.

كيف يؤثر ثني الأنابيب الحرارية على الأداء؟

إذا كان أنبوب الحرارة مثنيًا بإحكام شديد ، فقد يتشقق الفتيل (تلبيد مسحوق المعدن) أو ينهار ويتم تثبيته (شبكة سلكية). لذلك ، قد يؤدي ثني أنبوب الحرارة إلى تقليل الحرارة التي يمكن أن تنتقل. تظهر النتائج التجريبية أنه إذا كان نصف قطر الانحناء يساوي أو أكبر من 3 مرات من قطر أنبوب الحرارة ، فإن الانحناء لن يؤثر على الأداء بشكل واضح.

كيف يؤثر التسطيح على أداء أنبوب الحرارة؟

إذا تم تسطيح أنبوب الحرارة ، فسيتم تقليل سمك أنبوب الحرارة. لذلك ، فإن التسطيح المفرط لأنبوب الحرارة سيقلل من الحرارة التي يمكن أن تنتقل وحتى يمنع مرور البخار تمامًا. تظهر النتائج التجريبية أن التسطيح المناسب لن يؤثر على الأداء ، ولكن التسطيح المفرط سيؤثر على الأداء. إذا كان سمك قناة البخار بعد التسطيح أكبر من 2 مم ، فلن ينخفض ​​الأداء مقارنة بالأنبوب الدائري.

كيف تؤثر درجة حرارة عمل الأنبوب الحراري على الأداء؟

ستؤثر درجة حرارة العمل لأنبوب الحرارة على أداء أنبوب الحرارة. كلما ارتفعت درجة الحرارة ، كان الأداء أفضل إلى حد ما. ويرجع ذلك إلى انخفاض اللزوجة لسائل العمل في درجات حرارة أعلى ، مما يسمح بتدفق المزيد من سائل العمل من المبخر إلى قلب الزيت عبر المكثف. في درجات الحرارة المرتفعة ، يمكن أن يصبح مائع العمل أيضًا أكثر تطايرًا في حالة غازية.

هل أنبوب الحرارة موثوق؟

لا يحتوي أنبوب الحرارة على أجزاء متحركة وله موثوقية عالية جدًا. ومع ذلك ، يجب توخي الحذر في تصميم وتصنيع أنابيب الحرارة. سيقلل عاملان من عوامل التصنيع من موثوقية أنبوب الحرارة: الضيق والنظافة. سيؤدي أي تسرب في أنبوب الحرارة في النهاية إلى فشل أنبوب الحرارة. قد تؤدي بعض العوامل الخارجية أيضًا إلى تقصير عمر الأنابيب الحرارية ، مثل السقوط والاهتزاز وتأثير القوة والصدمة الحرارية والبيئة المسببة للتآكل.