Heat Pipe - zbiór informacji

Teoria - jak działa Heat Pipe

Zasada działania Heat Pipe (można spotkać się z pisownią Heat-Pipe i HeatPipe) jest bardzo prosta. Wszystko opiera się na aluminiowej lub miedzianej (stosowana częściej, dodatkowo czasami pokrywana jest złotem, srebrem lub niklem) rurce, która została wypełniona cieczą o niskiej temperaturze wrzenia, a jej poziom można dodatkowo obniżyć przez mniejsze ciśnienie panujące wewnątrz. Oczywiście, rurka jest szczelnie zamknięta i w zależności od zastosowanej wewnątrz substancji panuje w niej różne ciśnienie (rurki nie są wypełnione w całości, więc część stanowi próżnia).

Całość działa na zasadzie pompy cieplnej, w której czynnikiem transportującym jest właśnie wspomniana substancja. Jeden koniec rurki zazwyczaj jest przymocowany do specjalnych bloczków, które mają za zadanie odebrać ciepło z grzejącego się elementu i przekazać je rurce. Ta, nagrzewając się na jednym końcu (nazwijmy go końcem ciepłym), powoduje ogrzanie, a następnie parowanie wewnątrz umieszczonej cieczy. Pod wpływem ciśnienia i rozszerzalności przemieszcza się ona w stronę drugiego końca rurki, który zazwyczaj jest zaopatrzony w specjalny radiator, który ma za zadanie schłodzić ten koniec (nazwijmy go zimnym), gdzie para oddając ciepło skrapla się i wraca z powrotem do ciepłego końca (pod wpływem grawitacji bądź efektu kapilarnego).

Dzięki temu, że między dwoma końcami rurki panuje często dość spora różnica temperatur dochodzi do procesu kołowego - ciecz paruje, ulatuje w kierunku zimnej części, tam skrapla się i wraca do ciepłego końca i tak w kółko.

Animacja i schemat Heat Pipe

Jakich substancji używa się w Heat Pipe?

W zależności od zastosowania mogą to być gazy takie jak: Hel i Azot, również metale (Sód, Potas), jednak w przypadku elektroniki, a nas właśnie ona interesuje, wykorzystuje się amoniak, aceton, metanol (można zastosować spirytus), a także wodę (dzięki niskiemu ciśnieniu woda może parować jeszcze w niższej temp.).

Jaka jest wydajność rurek cieplnych?

Wszystko zależy od zastosowanej cieczy, a także od długości. Oczywiście Heat Pipe mają mniejszą wydajność cieplną niż metale takie jak srebro lub złoto. Powodem tego jest fakt, że w ich przypadku mamy do czynienia z dwufazowym przenikaniem (transportem) ciepła (ciało które chłodzimy -> miedziana rurka -> ciecz -> miedziana rurka -> radiator). Dla przykładu - rurka Heat Pipe o długości 10 cm ma wydajność około 100 W. Natomiast, dla tej samej wydajności sama miedziana rurka musiałaby mieć długość 3x większą!

Wymiary rurki cieplnej

Długość w zależności od zastosowań (czasem nawet po kilkadziesiąt cm), a średnica od 3 do 10 mm. Spotykane są także grubsze i o różnym przekroju (niekoniecznie koła).

Dodatkowe informacje, ciekawe linki, sklepy:

• Pomiar wydajności Heat Pipe @ silentpcreview
• Budowa pasywnego chłodzenia CPU opartego na Heat Pipe @ silentpcreview
• Heat Pipe Technology
• ACK Technology
• Thermal management solutions: Helping chips keep their cool
• Thermacore Europe
• Wikipedia PL: Heat Pipe
• Wikipedia EN: Heat Pipe
• Budujemy własne Heat Pipe: część 1 i część 2
• How Does a Heat Pipe Work? Heat Pipes Explained
• How to make a heatpipe-based cooling system on your own
• Home-made flexible heat pipes
• mCubed BORG - pojedyncze Heat Pipe dostępne w PL
• mCubed on-line shop

Ciekawe zdjęcia, schematy itp.:

Stacja serwerowa oparta na 2 Opteronach… wszystko chłodzone pasywnie!

Zanim Heat Pipe trafiły do stacjonarnych PC od dawna gościły w laptopach!

Można i tak :)

Osoby, które posiadają jakąś wiedzę teoretyczną lub praktyczną (budowa własnych systemów chłodzenia opartych na Heat Pipe) w temacie i chciałyby się nią podzielić - proszę o kontakt! Chętnie rozwinę ten niewielki artykuł o opisy Waszych doświadczeń.