ヒートパイプ は、熱伝導の原理と冷却媒体の速い熱伝達特性を最大限に利用した熱伝達要素の一種です。熱伝導率。
1963 年、ヒート パイプ技術はロス アラモス国立研究所のジョージ グローバーによって発明されました。
ヒートパイプは、熱伝導の原理と冷却媒体の速い熱伝達特性を最大限に利用した熱伝達素子の一種です。熱伝導率。
ヒートパイプ技術は、これまで航空宇宙、軍事、その他の産業で使用されてきました。ラジエーター製造業界に導入されて以来、人々は従来のラジエーターの設計思想を変更し、より良い放熱を得るために大容量ファンのみに依存する従来の放熱モードを廃止しました。
代わりに、低速、低風量のファンとヒート パイプ テクノロジーを備えた新しい冷却モードを採用しています。
ヒート パイプ技術は、コンピューターの静かな時代にチャンスをもたらし、他の電子分野でも広く使用されています。
ヒートパイプはどのように機能しますか?
ヒートパイプの動作原理は、温度差があると必ず高温から低温へ熱が伝わる現象が起こります。ヒートパイプは気化冷却を利用しているため、ヒートパイプの両端の温度差が非常に大きく、熱が素早く伝わります。外部熱源の熱は、蒸発セクションの管壁と作動媒体で満たされた吸液性コアの熱伝導を通じて液体作動媒体の温度を上昇させます。液体の温度が上昇し、飽和蒸気圧に達するまで液面が蒸発します。湯気への渡し方。蒸気はわずかな圧力差で他端へ流れ、熱を放出して再び凝縮して液体となり、液体は毛細管力により多孔質体に沿って蒸発部へ戻ります。このサイクルは速く、熱は継続的に伝導されます。
ヒートパイプの技術的特徴
●高速熱伝導効果。軽量でシンプルな構造
●温度分布が均一で、均一な温度または等温動作に使用できます。●大きな熱伝達容量。熱伝達距離が長い。
・アクティブなコンポーネントがなく、それ自体は電力を消費しません。
●熱の伝達方向に制限がなく、蒸発端と凝縮端の入れ替えも可能です。 ●熱の伝わる方向を変える加工が容易です。
耐久性、長寿命、信頼性が高く、保管と保管が簡単です。ヒートパイプ技術はなぜこれほど高性能なのでしょうか?私たちはこの問題を熱力学の観点から見なければなりません。
物体の吸熱と放熱は相対的なものであり、温度差があると必ず高温から低温へ熱が移動する現象が起こります。
熱の伝わり方には放射、対流、伝導の 3 つがあり、このうち熱伝導が最も速いです。
ヒートパイプは気化冷却を利用してヒートパイプの両端の温度差を非常に大きくし、熱を素早く伝導します。
一般的なヒート パイプは、チューブ シェル、ウィック、エンド キャップで構成されます。
製造方法は、チューブ内を1.3×(10-1～10-4)Paの負圧にした後、適量の作動液を満たし、キャピラリーを作動させます。チューブの内壁に近い吸液コアの多孔質材に液体を充填し、密封します。
負圧下では液体の沸点が下がり、揮発しやすくなります。チューブ壁には液体を吸収する芯があり、毛細管多孔質材料で構成されています。
ヒートパイプの材料と一般的な作動流体
ヒートパイプの一端は蒸発端、もう一端は凝縮端です。
ヒートパイプの一部が加熱されると、キャピラリー内の液体が急速に蒸発し、蒸気は小さな圧力差でもう一方の端に流れ、熱を放出し、再び凝縮して液体になります。
液体は毛細管力によって多孔質材料に沿って蒸発セクションに戻り、そのサイクルは無限に続きます。熱はヒートパイプの一端からもう一端に伝達されます。このサイクルが速く行われ、継続的に熱を伝導することができます。
ヒートパイプ内の熱伝達の 6 つの関連プロセス
1. 熱は、ヒートパイプの壁と作動液体で満たされた芯を通って、熱源から（液体と蒸気の）界面に伝達されます。
2. 液体は蒸発セクションの (液体-蒸気) 界面で蒸発します。 3. 蒸気室内の蒸気は蒸発セクションから凝縮セクションに流れます。
4. 蒸気は凝縮セクションの気液界面で凝縮します。
5. 熱は、（蒸気と液体の）界面から芯、液体、管壁を通って低温源に伝達されます。
6. ウィック内では、毛細管現象により凝縮した作動液が蒸発部に戻されます。
ヒートパイプの内部構造
ヒートパイプの内壁の多孔質層にはさまざまな形状があり、より一般的なものは、金属粉末焼結、溝、金属メッシュなどです。
1.ホットスラグ構造物
文字通り、このヒートパイプの内部構造は焦げた練炭や高温のスラグのようなものです。
一見荒れた内壁には、人体の毛細血管のような小さな穴が無数にあり、ヒートパイプ内の液体がこの小さな穴の中を往復し、強いサイフォン力を形成します。
実際、このようなヒートパイプの製造プロセスは比較的複雑です。銅粉を一定の温度まで加熱する。完全に溶ける前に、銅粉粒子の額の端が最初に溶けて周囲の銅粉に付着し、今見ているような形状が形成されます。中空構造に。
写真で見ると非常に柔らかいように思われるかもしれませんが、実際には、この熱スラグは柔らかくも緩くもなく、非常に強いです。
銅粉を高温で加熱したものなので、冷めると金属本来の硬い質感に戻ります。
さらに、製造の観点から、このプロセスと構造を備えたヒートパイプの製造コストは比較的高くなります。
2. 溝構造
このヒートパイプの内部構造は平行な溝のように設計されています。
また、毛細管のように機能し、戻ってきた液体はこれらの溝を通ってヒート パイプ内を迅速に伝導されます。
ただし、スロットの精度や細かさ、プロセスレベルや溝の方向などによっては、ヒートパイプの放熱性に大きな影響を与えます。
製造コストの観点から見ると、このヒート パイプの製造は比較的単純で、製造が容易で、比較的安価に製造できます。
ただし、ヒートパイプの溝の加工技術はさらに要求が厳しくなります。一般的には液戻り方向に従うのが最良の設計であるため、理論的には前者ほど放熱効率は高くありません。
3. 複数の金属メッシュ
このマルチメタル メッシュ設計を使用する一般的なヒート パイプ ラジエーターが増えています。写真を見ると、ヒートパイプ内の綿状のものが割れた麦わら帽子のようなものであることがよくわかります。
- 通常、このヒートパイプの内部は銅線で作られた金属織物です。細い銅線の間には多くの隙間がありますが、生地の構造により、生地がずれてヒートパイプをブロックすることはありません。
コストの観点から見ると、このヒートパイプの内部構造は比較的単純であり、製造も容易です。
これらのマルチメタル メッシュ ファブリックを充填するには、通常の銅管が 1 本だけ必要です。理論上、放熱効果は前の 2 つほど良くありません。
