Тепловые трубки - принцип работы


Термический цикл тепловой трубы:
1. Рабочая жидкость испаряется, поглощая тепловую энергию;
2. Пар перемещается вдоль полости к конденсатору с более низкой температурой;
3. Пар конденсируется обратно в жидкость, отдавая перенесённую тепловую энергию;
4. Рабочая жидкость по фитилю течёт обратно к испарителю с высокой температурой.

Тепловая трубка (heat pipe) является простым устройством, которое может быстро передавать тепло от одной точки к другой по принципу замкнутого испарительно-конденсационного цикла.

Идея тепловых трубок с использованием капиллярного эффекта была впервые предложена R.S. Gaugler в 1942 году, который позднее запатентовал идею. Тем не менее преимущества капиллярных систем были также независимо проработаны и продемонстрированы в 1962 году G.M. Grover, его замечательные свойства были по достоинству оценены и началось серьезное развитие.


В последние 30 лет в качестве базовых элементов систем температурного регулирования электронных устройств эффективно применяются тепловые трубки - теплопередающие устройства, общим признаком которых является функционирование по принципу замкнутого испарительно-конденсационного цикла.


К основным преимуществам тепловых трубок по сравнению с традиционными элементами теплопередающих систем относятся:

  • - простота конструкции;
  • - отсутствие подвижных деталей и бесшумность работы;
  • - малые массогабаритные характеристики;
  • - отсутствие затрат энергии на перемещение теплоносителя;
  • - надежность работы;
  • - высокая эквивалентная теплопроводность.

Последний параметр является основным достоинством тепловых трубок. Благодаря использованию для передачи теплового потока скрытой теплоты парообразования эффективная теплопроводность тепловых трубок может быть в сотни раз больше, чем теплопроводность меди.


Тепловая трубка состоит из трёх основных компонентов:

  1. Контейнер
  2. Пористый капилляр или фитиль
  3. Рабочая жидкость (например, вода)

Принцип работы тепловой трубки:

Состояние рабочей жидкости внутри изменяется благодаря вакууму. На уровне моря вода кипит при 100°С, но если вы подниметесь на вершину горы температура кипения будет меньше, чем 100°С. Это связано с разницей в давлении воздуха.


Тепловые трубки, имеют температуру кипения всего 30°C, выше которой рабочая жидкость испаряется. Этот пар быстро поднимается до верхней части тепловой трубки и происходит передача тепла. Отдав тепло в вверху, пар конденсируется с образованием воды и возвращается в нижнюю часть тепловой трубки, чтобы ещё раз повторить процесс.


Разновидностью тепловых трубок являются термосифоны, выполненные в виде, простой полой медной трубки, где сконденсировавшаяся жидкость возвращается в зону испарения под действием силы тяжести. Иными словами, трубка будет работать только в вертикальном или близком к тому положении, когда зона конденсации выше зоны испарения. Внутри же современных тепловых трубок находится наполнитель - пористый капилляр, благодаря чему они работают практически в любом положении, поскольку для возврата жидкости в зону испарения используются капиллярные силы, а не сила тяжести. Тем не менее, максимально отводимая тепловая мощность определяется не только диаметром тепловой трубки, но и её ориентацией в рабочем положении относительно горизонта.


Приводим таблицу отводимых мощностей для трубок с любой пространственной ориентацией.


Диаметр трубки

Отводимая тепловая мощность, не менее

3 мм

5 Вт

6 мм

12 Вт

8 мм

25 Вт

10 мм

35 Вт

12 мм

50 Вт

16 мм

70 Вт


При вертикальной ориентации трубы (испаритель внизу) и при небольших отклонениях от вертикали, отводимая тепловая мощность может быть увеличена в 2-3 раза по сравнению с указанной в таблице. ООО «Системы СТК» принимает заказы на изготовление и поставку любых тепловых труб, а также на проектирование теплоотводов в изделиях Заказчика.


Трубки изготавливаются по чертежам Заказчика из стандартного медного проката с максимальной длиной до 900 мм. В чертеже, помимо габаритных размеров, обязательно должны быть указаны размеры испарителя, то есть части трубки, контактирующей с поверхностью, от которой необходимо отвести тепло, и размеры конденсатора, то есть части трубки, с которой переданная тепловая мощность рассеивается в окружающей среде.


Поставляемые тепловые трубки имеют стойкость к механическим воздействиям и выдерживают вибрации до 500 Гц с амплитудой 0,5 мм, а их работоспособность сохраняется после воздействия температуры окружающей среды от минус 60°С до плюс 80°С.


Освоено производство теплоотводов на основе тепловых труб, предназначенных для естественно-конвективного и принудительно-конвективного воздушного охлаждения силовых полупроводниковых приборов с токовой нагрузкой от 300 до 2000А.


Изготавливаем тепловые трубки , теплоотводы, готовые системы охлаждения по Техническим Заданиям Заказчиков.


Полное техническое сопровождение и консультации Заказчиков с момента начала определения потребности и подготовки ТЗ (проектирование ТТ или полной конструкции системы охлаждения - теплопередачи , теплофизические, аэродинамические расчеты) до выпуска готовой продукции.
Высочайший контроль качества каждого изделия.


Приводим примеры поставляемых тепловых трубок.


Прямые тепловые трубки

               
Тепловые трубки изогнутые, с основаниями  

Тепловые трубки

© ООО Системы СТК

Тепловая трубка 6 мм 18Вт

Загнутая тепловая трубка (heat pipe) диаметром 6 мм, max передаваемой мощностью 18 Вт

Тепловая трубка диаметром 13 мм, длиной 870 мм, max передаваемой мощностью 100 Вт

Тепловая трубка 13 мм 100 Вт

Тепловая трубка (heat pipe) диаметром 13 мм, max передаваемой мощностью 100 Вт

Тепловая трубка диаметром 7 мм передаваемая мощность 12Вт

Тепловая трубка 7 мм 12Вт

Загнутая тепловая трубка (heat pipe) диаметром 7 мм, передаваемой мощностью 12 Вт

Тепловая трубка диаметром 5 мм передаваемая мощность 12 Вт с теплоотводом

Тепловая трубка 5 мм 12Вт с теплоотводом

Тепловая трубка (heat pipe) диаметром 5 мм, передаваемой мощностью 12 Вт с теплоотводом

Тепловые трубки диаметром 5 мм, длиной 280 мм, max передаваемой мощностью 15 Вт с теплоотводом

Тепловые трубки 5 мм 15 Вт с теплоотводом

Тепловые трубки (heat pipe) диаметром 5 мм, max передаваемой мощностью 15 Вт с теплоотводом

Тепловые трубки диаметром 3 мм, длиной 90 мм, max передаваемой мощностью 10 Вт

Тепловая трубка 3 мм 5 Вт

Прямая тепловая трубка (heat pipe) диаметром 3 мм, max передаваемой мощностью 5 Вт

Тепловая трубка диаметром 5 мм, длиной 450 мм, max передаваемой мощностью 15 Вт с плоским испарителем

Тепловая трубка 5 мм 15 Вт с плоским испарителем

Тепловая трубка (heat pipe) диаметром 5 мм, max передаваемой мощностью 15 Вт с плоским испарителем

S-образная тепловая трубка диаметром 12 мм передаваемая мощность 70 Вт с теплоотводом

Тепловая трубка S-образная 12 мм 70 Вт с теплоотводом

Тепловая трубка (heat pipe) S-образная, Ø 12 мм, Ρ= 70 Вт с теплоотводом

S-образная тепловая трубка диаметром 12 мм передаваемая мощность 70 Вт с теплоотводом

Тепловая трубка Г-образная 12 мм 70 Вт с теплоотводом

Тепловая трубка (heat pipe) Г-образная, Ø 12 мм, Ρ= 70 Вт с теплоотводом

Г-образная тепловая трубка диаметром 6 мм передаваемая мощность 18 Вт никелированная

Тепловая трубка Г-образная 6 мм 18Вт никелированная

Медная тепловая трубка (heat pipe) диаметром 6 мм, max передаваемой мощностью 18 Вт, покрытие Никель

тепловая трубка диаметром 14 мм передаваемая мощность 70 Вт с теплоотводом

Тепловая трубка 14 мм 70 Вт с теплоотводом

Тепловая трубка (heat pipe) Ø 14 мм, Ρ= 70 Вт с теплоотводом

тепловая трубка Г-образная диаметром 14 мм передаваемая мощность 70 Вт с теплоотводом

Тепловая трубка Г-образная 14 мм 70 Вт с теплоотводом

Тепловая трубка (heat pipe) Г-образная Ø 14 мм, Ρ= 70 Вт с теплоотводом

тепловая трубка Г-образная диаметром 14 мм передаваемая мощность 70 Вт с теплоотводом

Тепловая трубка Г-образная 14 мм 70 Вт с теплоотводом

Тепловая трубка (heat pipe) Г-образная Ø 14 мм, Ρ= 70 Вт с теплоотводом

тепловая трубка Г-образная диаметром 14 мм передаваемая мощность 70 Вт с теплоотводом

Тепловая трубка Г-образная 14 мм 70 Вт с теплоотводом

Тепловая трубка (heat pipe) Г-образная Ø 14 мм, Ρ= 70 Вт с теплоотводом

Тепловая трубка диаметром 5 мм передаваемая мощность 12Вт

Тепловая трубка 5 мм 12Вт

Загнутая тепловая трубка (heat pipe) диаметром 5 мм, передаваемой мощностью 12 Вт

Тепловые трубки - принцип работы

Запрос информации

Тепловые трубки

Термоэлектрические сборки

Управляющая электроника

Термоэлектрические холодильники