HeatPipe grundlæggende viden og designpunkter
Varmerør bruges ofte i det nuværende termiske design, herunder vores almindelige bærbare computere, pc og mobiltelefoner. Følgende faktorer skal tages i betragtning ved design af varmerør:
1. Varmebelastning eller varme, der skal overføres
2. Arbejdstemperatur
3. Rørmateriale
4. Arbejdsvæske
5. Kapillær struktur
6. Varmerørets længde og diameter
7. Kontaktlængde af fordampningszonen
8. Kontaktlængde for kompensationsområde
9. Tyngdekraftens retning
10. Indflydelse af varmerørsbøjning og planhed
Hvad er kapillær struktur? Hvordan påvirker det varmerørs ydeevne
Der er fire almindelige kapillærerVarmerørstrukturer, herunder riller, trådnet, sintret pulver, metal og fiber. Kapillærstrukturen er foret på den indvendige væg af varmerørsbeholderen og tillader væsken at strømme fra den ene ende af varmerøret til den anden gennem kapillarvirkning. Hver kapillærstruktur har sine fordele og ulemper. Der er ingen perfekt kapillær struktur. Hver kapillærstruktur har sin egen grænse.
Rille struktur:Kapillærgrænsen er den laveste, men effekten er bedst, når kondensatoren er placeret over fordamperen
Trådnetstruktur:Med den mest ensartede bomuldskerne er dens arbejdsprincip i tyngdekraftsretningen, hvor fordamperen er placeret over kondensatoren.
Sintret pulverstruktur:Effekten er bedst i tyngdekraftens retning. Fordi den sintrede pulvermetalkerne er bundet til rørvæggen gennem metal, er dens varmeledning fra rørvæggen til kernen eller omvendt den bedste af de fire almindelige kerner.
Metal and fiberstruktur:velegnet til bøjning af varmerør med lille radius.
Hvordan påvirker længde og diameter varmerørets ydeevne
Damptrykforskellen mellem kondensator og fordamper bestemmer hastigheden af dampudbredelsen mellem kondensator og fordamper. Derudover vil diameteren og længden af varmerøret påvirke dampens udbredelseshastighed, så det skal tages i betragtning ved design af varmerør. Varmerørets større tværsnitsareal (dvs. varmerørets større diameter) vil tillade, at en større mængde damp overføres fra fordamperen til kondensatoren. Tværsnitsarealet af varmerøret er en direkte funktion af varmerørets akustiske grænse og medrivningsgrænse. Varmerørets arbejdstemperatur vil dog også påvirke varmerørets akustiske grænse. Ved at sammenligne varmeoverførslen af varmerør med forskellige diametre. Det ses, at varmerøret overfører mere varme ved højere driftstemperatur.
Hastigheden, hvormed arbejdsvæsken vender tilbage fra kondensatoren til fordamperen, styres af kapillargrænsen og er en gensidig funktion af varmerørets længde. Længere varmerør overfører mindre varme end kortere varmerør.
Hvordan påvirker tyngdekraftens retning varmerørs ydeevne
Strukturen med høj kapillargrænse kan overvinde tyngdekraften og overføre mere arbejdsvæske fra kondensatoren til fordamperen. Som tidligere nævnt fungerer den sintrede pulvermetalkerne-varmeabsorber med den højeste kapillargrænse dog bedst under tyngdekraftsassisterede forhold (fordamperen er over kondensatoren).
Hvordan påvirker bøjning af varmerør ydeevnen
Hvis bøjningsradius er for lille, vil pulvermetalsintringen eller trådnetlaget blive beskadiget. Derfor kan varmerørets albue reducere den varme, der kan overføres. Forsøgsresultaterne viser, at hvis bøjningsradius er lig med eller større end 3 gange, vil bøjningen ikke påvirke ydeevnen.
Hvordan påvirker udfladningstykkelsen af varmerør ydeevnen
Hvis varmerøret er fladtrykt, vil lydgrænsen og medbringelsesgrænsen blive reduceret i forhold til den affladede tykkelse. Derfor vil overdreven udfladning af varmerøret reducere den varme, der kan overføres og endda fuldstændig blokere passagen af damp. Forsøgsresultaterne viser, at korrekt udfladning ikke vil påvirke ydeevnen, men overdreven udfladning vil påvirke ydeevnen. Hvis tykkelsen af dampkanalen efter udfladning er større end 2 mm, vil ydelsen ikke blive reduceret sammenlignet med det cirkulære rør.
Hvordan påvirker den gennemsnitlige driftstemperatur ydeevnen
Den gennemsnitlige arbejdstemperatur for varmerøret vil påvirke ydeevnen. Jo højere gennemsnitstemperatur, jo bedre ydeevne. Dette skyldes den lavere viskositet af arbejdsvæsken ved højere temperaturer, hvilket tillader mere arbejdsvæske at strømme fra fordamperen til oliekernen gennem kondensatoren. Ved højere temperaturer kan arbejdsvæsken også blive mere flygtig til en gasformig tilstand.
Er varmerør pålideligt
Varmerøret har ingen bevægelige dele og har høj pålidelighed. Der skal dog udvises forsigtighed ved design og fremstilling af varmerør. To fremstillingsfaktorer vil reducere pålideligheden af varmerør: tæthed og renlighed. Enhver lækage i varmerøret vil i sidste ende få varmerøret til at svigte. Hvis det indvendige kammer ikke er grundigt rengjort, når varmerøret opvarmes, vil resten producere ikke-kondenserbar gas og reducere rørets ydeevne.
