Heat-pipe - opis technologii

Heat-pipe (heatpipe, rurka cieplna, ciepłowód). heat-pipe`y określane także jako "nadprzewodniki" to najczęściej miedziane lub aluminiowe rurki o średnicy od 3mm do 22.23mm, zawierające odpowiednio dobraną ciecz, służące do efektywnego przenoszenia energii cieplnej

Idee ciepłowodu przedstawił w 1942 roku R.S. Gaugle, jednak technologia została opracowana dopiero w 1962 roku przez  G.M. Grover`a. Od tego momentu rozpoczął się dynamiczny rozwój heat-pipe`ów. Początkowo wykorzystywane były do zastosowań w przemyśle kosmicznym. W PC`tach znalazły się za sprawą notebooków, gdzie ich właściwości (małe rozmiary, efektywność, brak ruchomych części, co za tym idzie mała awaryjność) były niezastąpione. Współczynnik MTTF dla heat-pipe`ów szacowany jest na co najmniej 100000 godzin.

Każdy ciepłowód składa się z 3 elementów:

• kontenera
• płynu roboczego
• knota bądź struktury kapilarnej

Zasada działania jest bardzo prosta. W rurce znajduje się pewna, niewielka ilość cieczy. Ciecz ta paruje pod wpływem temperatury. przenosząc zarazem energię cieplną do drugiego chłodniejszego końca rurki. Tam skrapla się, oddając energię np. na radiator i powraca po ściankach, bądź knocie do ciepłego końca, proces ten powtarza się bez końca.


 

Niekiedy dla zwiększenia efektywności rurki wypełnia się próżnią, bądź obniża się ciśnienie panujące wewnątrz zmniejszając temperaturę wrzenia cieczy. Powlekanie heat-pipe`ów złotem, bądź częściej używanym ze względu na cenę niklem ma na celu zapobieganie utlenianiu się miedzi

Dobór cieczy, czy też budowy heat-pipe`a oczywiście nie jest losowy. Ponieważ technologię stosuje od przemysłu ciężkiego do zastosowań w chłodzeniu mikroukładów, substancje zasadniczo różnią się właściwościami fizyczno-chemicznymi. Zdolność do parowania w wysokich temperaturach przydatna będzie w przenoszeniu ogromnych ilości ciepła, ale niema zastosowania w chłodzeniu układów elektronicznych. Gdzie temperatura nie przekracza średnio 100° . Najczęściej stosowanymi cieczami są woda i amoniak.

Poniżej tabelka przedstawiająca właściwości stosowanych płynów.

Jeśli chodzi o budowę wewnętrzną stosuje się głównie 4 typy konstrukcji:

Typy konstrukcji można łączyć ze sobą , zwiększając efektywność. Z tabelki jasno wynika iż najlepszym typem budowy jest tzw. Sintering, czyli spiekane drobinki metalu. Dlatego też konstrukcja ta jest najczęściej używana. Jednak sam rodzaj zastosowanej techniki to nie wszystko, na efektywność ma wpływ jeszcze jedna rzecz. To średnica rurki cieplnej. Najlepsze właściwości mają ciepłowody o średnicy 6mm, odległość na która potrafią skutecznie przetransportować energie, wynosi przeciętnie od 60mm do 250mm. Dlatego też są najczęściej stosowane.

Poniżej zasięg najczęściej stosowanych heat-pipe`ów   

 Technologia choć powoli wciąż się rozwija i ma swoich następców w postaci np. Heat-lane.
Nadal odbywają się międzynarodowe konferencje, sympozja, na których przedstawiane są wyniki licznych badań.
 
Ciekawe linki:
Testy:

heat pipe domowej roboty: http://www.benchtest.com/heat_pipe2_2.html
Heat Pipe Demo:http://www.teachersource.com/Energy/Thermodynamics/HeatPipeDemo.aspx
testy kilku heat-pipe`ów: http://www.phoronix.com/scan.php?page=article&item=892&num=1
heat pipe Zalmana: http://www.silentmods.com/section2/item229/
http://www.silentpcreview.com/article647-page1.html
Producenci i sklepy z ciepłowodami:
http://www.mcubed-store.com/catalog/index.php?cPath=40
http://www.acktechnology.com/Heat%20Pipe.htm
http://www.crtech.com/heatpipe.html
http://tw100238442.trustpass.alibaba.com/
http://www.alibaba.com/showroom/Heat_Pipe.html
Informacje:
http://www.transterm.ro/overview.htm
http://www.cheresources.com/htpipes.shtml
http://www.mmpc.mcgill.ca/%7Efrank/
http://ap.pennnet.com/display_article/129170/36/ARTCL/none/none/1/Heat-pipe-simulation/


Źródła elektroniczne:

Heat Pipe Selection [on-line] Enertron Inc., 2001 [dostęp: 20 października 2008]. Dostępny w Internecie:
www.enertron-inc.com/enertron-resources/PDF/How-to-select-a-heat-pipe.pdf

Hewitt, G. F. : Heat Transfer 1994 [on-line] Taylor & Francis, 1994 [dostęp: 20 października 2008]. Dostępny w Internecie:books.google.com/books

Micro Heat-pipe with 1-mm Thickness [on-line] Furukawa Review, No. 22, 2002 [dostęp: 20 października 2008]. Dostępny w Internecie:www.furukawa.jp/review/fr022/fr22_19.pdf

Reay, David Anthony: Heat Pipes: Theory, Design and Applications [on-line] Butterworth-Heinemann, 2006 [dostęp: 20 października 2008]. Dostępny w Internecie:books.google.com/books

Sarraf, David B.: Heat Ppipes for high temperature management [on-line] Vancouver, British Columbia, 2007 [dostęp: 20 października 2008]. Dostępny w Internecie:www.1-act.com/httm.pdf

Things to Consider When Designing With Heat Pipes [on-line] Enertron Inc., 2001 [dostęp: 20 października 2008]. Dostępny w Internecie:www.enertron-inc.com/enertron-resources/PDF/Things-to-Consider-When-Designing-With-Heat-Pipes.pdf