ท่อความร้อนคืออะไร?

ท่อความร้อนเป็นอุปกรณ์ถ่ายเทความร้อนแบบสองเฟสที่เรื่อย ๆ ซึ่งจะย้ายพลังงานความร้อนออกจากวัฏจักรของการระเหยและการควบแน่น คิดว่ามันเหมือนหม้อน้ำในรถของคุณ

ท่อความร้อนประกอบด้วยท่อกลวง / ซองจดหมาย (เช่นท่อ) ที่ทำจากวัสดุที่นำความร้อน (เช่นทองแดงอลูมิเนียม), ของเหลวที่ใช้งานได้ (เช่นของเหลวที่สามารถดูดซับและส่งพลังงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ) และโครงสร้างไส้ตะเกียง / ร่วมกันในระบบปิด / ปิดผนึกอย่างสมบูรณ์

ท่อความร้อนใช้สำหรับระบบ HVAC, การใช้งานด้านอวกาศ (เช่นการควบคุมความร้อนสำหรับยานอวกาศ) และ - โดยทั่วไป - ทำให้ระบายความร้อนลงได้ง่ายขึ้น ท่อความร้อนสามารถทำมาสำหรับชิ้นส่วนแต่ละชิ้น (เช่น CPU, GPU ) และ / หรืออุปกรณ์ส่วนบุคคล (เช่นสมาร์ทโฟน / แท็บเล็ตแล็ปท็อปคอมพิวเตอร์) หรือใหญ่พอที่จะรองรับเปลือกที่มีขนาดเต็ม (เช่นข้อมูลเครือข่ายหรือ ชั้นวางเซิร์ฟเวอร์ / เปลือก )

ท่อความร้อนทำงานอย่างไร?

แนวคิดเบื้องหลังท่อความร้อนคล้ายกับหม้อน้ำรถยนต์หรือระบบ ทำความเย็นของเครื่องคอมพิวเตอร์ แต่มีข้อดีมากกว่า เทคโนโลยีท่อความร้อนทำงานโดยการควบคุมกลไก (เช่นฟิสิกส์) ของ:

• การนำความร้อน
• การเปลี่ยนเฟส
• พา
• การกระทำของเส้นเลือดฝอย

ปลายด้านหนึ่งของท่อความร้อนที่คงที่ในการติดต่อกับแหล่งที่มีอุณหภูมิสูง (เช่น CPU ) เรียกว่า ส่วนระเหย ขณะที่ส่วนระเหยเริ่มรับพลังงานความร้อนเพียงพอ (การนำความร้อน) น้ำทำงานภายในที่มีอยู่ในโครงสร้างไส้ตะเกียงที่อยู่ในปลอกจะถูกระเหยจากของเหลวไปเป็นสถานะก๊าซ (การเปลี่ยนเฟส) ก๊าซร้อนจะเติมโพรงโพรงภายในท่อความร้อน

เมื่อแรงดันอากาศสร้างขึ้นภายในโพรงของส่วนระเหยจะเริ่มขับดันความร้อนที่แฝงอยู่ในไอ - ไปสู่ปลายเย็นของท่อความร้อน (การพาความร้อน) ปลายเย็นนี้เรียกว่า ส่วนคอนเดนเซอร์ ไอในส่วนของคอนเดนเซอร์จะเย็นตัวลงไปถึงจุดที่จะควบแน่นกลับสู่สถานะของเหลว (การเปลี่ยนเฟส) ปล่อยความร้อนที่แฝงไว้ซึ่งถูกดูดกลืนโดยกระบวนการระเหย ความร้อนที่แฝงถ่ายโอนไปยังปลอก (การนำความร้อน) ซึ่งสามารถถอดออกได้ง่ายจากระบบ (เช่นกับพัดลมและ / หรืออ่างความร้อน)

น้ำหล่อเย็นที่แช่เย็นขึ้นโดยโครงสร้างไส้ตะเกียงและกระจายกลับไปยังส่วนระเหย (การกระทำของเส้นเลือดฝอย) เมื่อของเหลวถึงส่วนระเหยจะกลายเป็นสัมผัสกับการป้อนความร้อนซึ่งยังคงวงจรอีกครั้ง

เพื่อให้มองเห็นด้านในของท่อความร้อนในการทำงานให้จินตนาการกระบวนการเหล่านี้ทำงานได้อย่างราบรื่นในวัฏจักร:

• แก๊สไหลผ่านโพรงกลวงจากส่วนร้อนไปเย็น
• ของเหลวเคลื่อนผ่านโครงสร้างไส้ตะเกียงจากส่วนที่เย็นถึงร้อน

ท่อความร้อนสามารถเคลื่อนย้ายความร้อนได้ก็ต่อเมื่ออุณหภูมิลดลงอยู่ในช่วงการใช้งานของระบบ - ก๊าซจะไม่ควบแน่นเมื่ออุณหภูมิสูงกว่าจุดควบแน่นของของเหลวซึ่งของเหลวจะไม่เกิดการระเหยเมื่ออุณหภูมิลดลงจากจุดการทำให้เป็นไอของสาร แต่ด้วยวัสดุที่มีประสิทธิภาพและของเหลวที่ใช้งานได้ผู้ผลิตสามารถปรับแต่งการออกแบบท่อความร้อนและรับประกันประสิทธิภาพได้

ข้อดีและประโยชน์ของ Heat Pipes

เมื่อเทียบกับวิธีการทั่วไปของการทำความเย็นแบบอิเล็กทรอนิกส์ท่อความร้อนจะให้ผลประโยชน์ที่สำคัญ (มีข้อ จำกัด บางประการ):

• การระบายความร้อนแบบ Passive: ท่อความร้อนไม่จำเป็นต้องใช้สวิตช์ด้วยตนเองหรือไฟฟ้าเพื่อให้สามารถใช้งานได้ สิ่งที่จำเป็นต้องใช้คือความแตกต่างระหว่างอุณหภูมิระหว่างส่วนระเหยและตัวควบแน่น
• ไม่มีการบำรุงรักษา: ท่อความร้อนเป็นระบบปิดสนิท / ปิดสนิทโดยมีชิ้นส่วนที่เป็นกลไก / เคลื่อนย้ายเป็นศูนย์
• การออกแบบที่ยืดหยุ่น: ท่อความร้อนสามารถทำด้วยความหนา / เส้นผ่าศูนย์กลางบาง ๆ เป็น 3 มม. จะมีรูปทรง U ที่แน่นพอที่จะขดลวดรอบขอบของเงินและทำงานได้ในทิศทางใด ๆ / ทิศทาง (เช่นไม่ขึ้นอยู่กับแรงโน้มถ่วง) . ด้านการออกแบบที่ยืดหยุ่นเหล่านี้ช่วยให้ท่อความร้อนสามารถสนองต่อรูปร่างและ / หรือความต้องการได้
• การนำ ความร้อน สูง: ท่อความร้อนทำจากวัสดุที่สามารถรองรับอุณหภูมิได้สูงกว่า 1000 องศาเซลเซียสการเลือกวัสดุปลอกระบายน้ำของเหลวและของเหลวช่วยให้นักออกแบบสามารถปรับช่วงอุณหภูมิการทำงานได้
• ค่า: ท่อความร้อนมีแนวโน้มที่จะมีขนาดเล็กน้ำหนักเบามีประสิทธิภาพมากขึ้นและราคาไม่แพงในการผลิตมากกว่าระบบระบายความร้อนที่เทียบเท่ากัน