Bir ısı borusu, termal enerjiyi sürekli buharlaşma ve yoğuşma döngüleri ile yeniden konumlandıran pasif, iki fazlı bir ısı transfer cihazıdır. Arabanızdaki radyatör gibi düşünün.
Bir ısı borusu, termal olarak iletken bir malzemeden (örneğin bakır, alüminyum), bir çalışma akışkanından (yani enerjiyi etkili bir şekilde emebilen ve aktaran bir sıvıdan) içi boş bir muhafaza / zarf (örneğin bir boru) ve bir fitil yapısı / astarı içerir. tamamen kapalı / mühürlü bir sistemde.
Isı boruları, HVAC sistemleri, havacılık uygulamaları (örneğin uzay aracı için termal kontrol) ve - en yaygın olarak - elektronik sıcak noktalarının soğutulması için kullanılır. Isı boruları, münferit bileşenler (örn. CPU, GPU ) ve / veya kişisel cihazlar (örneğin akıllı telefonlar / tabletler, dizüstü bilgisayarlar, bilgisayarlar) için veya tam boyutlu muhafazaları (örn. Veri, ağ veya sunucu rafları) barındırmaya yetecek büyüklükte küçük yapılabilir. muhafazalar ).
Bir Isı Borusu Nasıl Çalışır?
Bir ısı borusunun arkasındaki konsept, bir otomotiv radyatörünün veya bir bilgisayar sıvısı soğutma sistemininkine benzer, ancak daha büyük avantajlara sahiptir. Isı borusu teknolojisi, mekaniği (yani fiziği) kullanarak çalışır:
- Termal iletkenlik
- Faz geçişi
- Konveksiyon
- Kılcal etki
Isı borusunun yüksek sıcaklığa sahip bir kaynağı (örn. CPU ) ile temas ettiren bir ucu, evaporatör bölümü olarak bilinir. Buharlaştırıcı bölümü yeterli ısı girdisini (termal iletkenlik) almaya başladıkça, gövdeyi kaplayan fitil yapısında bulunan lokal çalışma sıvısı daha sonra bir sıvıdan gaz haline (faz geçişi) buharlaştırılır. Sıcak gaz, ısı borusunun içindeki boş oyuğu doldurur.
Hava basıncı, evaporatör bölümünün boşluğunun içinde biriktikçe, buhar taşıyan gizli ısıyı ısı borusunun daha soğuk ucuna (konveksiyon) doğru yönlendirmeye başlar. Bu soğuk uç kondenser bölümü olarak bilinir. Kondenser bölümündeki buhar, buharlaşma işlemiyle emilen gizli ısıyı serbest bırakarak sıvı bir duruma (faz geçişi) yoğunlaştığı noktaya kadar soğur. Gizli ısı, sistemden kolaylıkla uzaklaşabileceği (örneğin bir fan ve / veya ısı emicisi ile) muhafazaya (termal iletkenlik) aktarılır.
Soğutulan çalışma sıvısı fitil yapısı tarafından ıslatılır ve buharlaştırıcı bölümüne doğru geri dağıtılır (kılcal hareket). Sıvı evaporatör bölümüne ulaştığında, tekrar tekrar devam eden ısı girişine maruz kalır.
Bir ısı borusunun iç kısmını görselleştirmek için, bu süreçlerin bir döngü içinde sorunsuz çalıştıklarını hayal edin:
- Boşluktan sıcak soğuk bölümlere akan gaz
- Soğuk yapıdan sıcak bölümlere kadar fitil yapısından geçen sıvı
Isı boruları, sıcaklık gradyanı sistemin çalışma aralığı içine düştüğünde ısıyı yeniden konumlandırabilirler - sıcaklıklar, elemanın yoğuşma noktasını aştığında gazlar yoğunlaşmaz, sıcaklıklar, elemanın buharlaşma noktasından kısa düştüğünde, sıvılar buharlaşmaz. Ancak, etkili malzeme ve çalışma sıvılarının çeşitliliği göz önünde bulundurulduğunda, üreticiler ısı borularının tasarımını ve garanti performansını iyi ayarlayabilirler.
Isı Borularının Avantaj ve Faydaları
Geleneksel elektronik soğutma yöntemlerine karşı, ısı boruları önemli faydalar sağlar (birkaç sınırlama ile):
- Pasif soğutma: Isı borularının çalışması için manuel bir şalter veya elektrik gerekmez. Tüm gereken, evaporatör ve kondenser bölümleri arasındaki sıcaklık farkıdır.
- Bakım gerektirmez: Isı boruları sıfır mekanik / hareketli parçalara sahip tamamen kapalı / kapalı sistemlerdir.
- Esnek tasarım: Isı boruları kalınlık / çap olarak 3 mm kadar ince yapılabilir, u-şekillerinde bir kuruş kenarının etrafına sarılacak kadar sıkı şekillendirilebilir ve herhangi bir yönde / yönde çalışabilir (yani yerçekimine bağlı değildir). . Bu esnek tasarım özellikleri, ısı borularının belirli şekilleri ve / veya gereksinimleri karşılamasını sağlar.
- Yüksek iletkenlik: Isı boruları, 1000 derece C'ye varan sıcaklıkları tutabilen malzemelerle yapılır. Gövde malzemeleri, çalışma sıvıları ve fitil yapılarının seçimi, tasarımcıların çalışma sıcaklığı aralıklarını ince ayar yapmasına izin verir.
- Değer: Isı boruları, benzer soğutma sistemlerinden daha küçük, daha hafif, daha etkili ve daha üretken olma eğilimindedir.