الاعتبارات الرئيسية لتصميم الأنابيب الحرارية

أنبوب الحرارة هو نوع من عناصر نقل الحرارة ، والذي يستفيد بشكل كامل من مبدأ التوصيل الحراري وخاصية نقل الحرارة السريع لوسط التبريد. تنتقل حرارة الجسم الساخن بسرعة إلى الخارج من مصدر الحرارة عبر أنبوب الحرارة ، وقد تجاوزت الموصلية الحرارية له بكثير تلك الخاصة بأي معدن معروف.

غالبًا ما تستخدم الأنابيب الحرارية في تصميم تبديد الحرارة الحالي ، بما في ذلك أجهزة الكمبيوتر المحمولة الشائعة لدينا ، والهواتف المحمولة ، وما إلى ذلك. يجب مراعاة العوامل التالية في تصميم أنبوب الحرارة: الحمل الحراري أو الحرارة المراد نقلها ؛ درجة حرارة التشغيل؛ يضخ؛ سائل العمل؛ هيكل شعري طول وقطر أنبوب الحرارة ؛ طول التلامس لمنطقة التبخر ؛ طول الاتصال بمنطقة التعويض ؛ اتجاه؛ تأثير ثني وتسطيح الأنابيب الحرارية ، إلخ.

يجب مراعاة العوامل التالية عند تصميم أنبوب الحرارة:

1 ، اختيار سائل العمل

① يجب أن يتكيف مائع العمل مع منطقة درجة حرارة العمل لأنبوب الحرارة وأن يكون له ضغط بخار مشبع مناسب ؛

② يجب أن يكون مائع التشغيل متوافقًا مع الغلاف والمادة الفتيلية ، وأن يتمتع باستقرار حراري جيد ؛

③ يجب أن يكون لسائل العمل خواص فيزيائية حرارية شاملة جيدة ؛

2 ، هيكل شفط السائل الأساسية

اختيار الفتيل مشكلة معقدة. من وجهة نظر توفير الحد الأقصى لمعدل نقل الحرارة ، يجب أن يكون للفتيل نصف قطر شعري فعال صغير جدًا r. ، لتوفير أقصى ضغط شعري ، يجب أن تكون قيمة النفاذية K كبيرة لتقليل فقدان الضغط العائد السائل ، ويجب أن تكون مقاومة الموصلية الحرارية صغيرة لتقليل مقاومة التوصيل الحراري الشعاعي. من الصعب جعل الفتيل بنفس الهيكل يلبي جميع المتطلبات المذكورة أعلاه ، لذلك توجد هياكل الفتيل المركبة وفتيل الجذع ، ولكن تزداد صعوبة التصنيع والتكلفة. لذلك ، عند اختيار قلب الشفط السائل ، يجب الانتباه إلى اختيار أبسط هيكل على أساس تلبية متطلبات نقل الحرارة. بالنسبة لأنابيب الحرارة المستخدمة على الأرض ، يجب استخدام ارتداد الجاذبية قدر الإمكان ، ويجب استخدام الترموسيفون بدون قلب امتصاص السائل.

3 ، درجة حرارة التشغيل

في ظل ظروف التصميم المحددة ، تُعرف درجة حرارة مصدر البرودة ومصدر الحرارة ، كما أن ظروف نقل الحرارة واضحة أيضًا ، لذلك يمكن حساب نطاق درجة حرارة التشغيل لأنبوب الحرارة نفسه بواسطة صيغة عامة لنقل الحرارة. تشير درجة حرارة العمل هنا عمومًا إلى درجة حرارة بخار سائل العمل في أنبوب الحرارة أثناء التشغيل. عندما يعمل أنبوب حراري جيد ، يجب أن يكون سائل العمل في حالة بخار ثنائي الطور. نظرًا لأن نقطة انصهار سائل العمل المحدد يجب أن تكون أقل من درجة حرارة العمل لأنبوب الحرارة ، يمكن أن يعمل أنبوب الحرارة بشكل طبيعي. يسرد الشكل 3-59 نطاق درجة حرارة نقطة الانصهار ونقطة الغليان والنقطة الحرجة (الخط الرأسي القصير على قطعة الخط) التي يمكن استخدامها كسائل عامل لأنبوب الحرارة. يمكن أن نرى من الشكل أن هذه السوائل تتداخل في بعض مناطق درجات الحرارة ، أي أنه يمكن اختيار العديد من السوائل العاملة في بعض مناطق درجات الحرارة. من الضروري مراعاة عوامل مثل ضغط التشبع ، والسعر ، والاستقرار الحراري ، وعدم السمية ، وما إلى ذلك بدورها ، ومقارنتها لتحديد الاختيار.

4. هناك أربعة شعيرات دموية مشتركةأنابيب حراريةالهياكل ، بما في ذلك الأخاديد والشبكات السلكية والمسحوق الملبد والمعادن والألياف. يتم تبطين الهيكل الشعري على الجدار الداخلي لحاوية أنبوب الحرارة ويسمح للسائل بالتدفق من أحد طرفي الأنبوب الحراري إلى الطرف الآخر من خلال الحركة الشعرية. كل هيكل شعري له مزايا وعيوب. لا يوجد هيكل شعري مثالي. كل هيكل شعري له حدوده الخاصة.

لا يحتوي أنبوب الحرارة على أجزاء متحركة وله موثوقية عالية. 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. إذا لم يتم تنظيف الحجرة الداخلية تمامًا ، فعند تسخين أنبوب الحرارة ، ستنتج البقايا غازًا غير قابل للتكثيف وتقلل من أداء الأنبوب.