أهيت الأنابيب أجهاز نقل الحرارةالذي يجمع بين مبادئ كليهماتوصيل حراريوالمرحلة الانتقاليةلنقل الحرارة بشكل فعال بين مادتين صلبتينواجهات.
عند الواجهة الساخنة لأنبوب الحرارة أسائلفي اتصال مع سطح صلب موصل حراريًا يتحول إلى أبخارعن طريق امتصاص الحرارة من ذلك السطح. ينتقل البخار بعد ذلك على طول أنبوب الحرارة إلى الواجهة الباردة ويتكثف مرة أخرى في سائل - مما يؤدي إلى إطلاقالحرارة الكامنة. السائلثم يعود إلى الواجهة الساخنة من خلال أي منهماعمل شعري,قوة الطرد المركزي، أو الجاذبية ، وتتكرر الدورة. بسبب معاملات نقل الحرارة العالية جدًا لـالغليانوتركيز، أنابيب الحرارة هي موصلات حرارية عالية الفعالية. تختلف الموصلية الحرارية الفعالة باختلاف طول الأنبوب الحراري ، ويمكن أن تقترب من 100 كيلو وات / (م ⋅ كلفن) لأنابيب الحرارة الطويلة ، مقارنةً بحوالي 0.4 كيلو وات / (م ك) بالنسبة للأنابيب الحرارية.نحاس.
محتويات
الهيكل والتصميم والبناء [تعديل]
رسم تخطيطي يوضح مكونات وآلية أنبوب حراري يحتوي على فتيل
تم إنشاء هذا الرسم المتحرك لأنابيب التسخين المسطحة (الموزعة الحرارية) بارتفاع 100 مم × 100 مم × 10 مم باستخدام تحليل CFD عالي الدقة ويظهر مسارات تدفق محددة بدرجة الحرارة ، تم التنبؤ بها باستخدامCFDحزمة التحليل
تم إنشاء غرفة بخار بقطر 120 مم (موزع حراري) للرسوم المتحركة لتصميم المشتت الحراري باستخدام تحليل CFD عالي الدقة ويظهر سطح المشتت الحراري المحدد بدرجة الحرارة ومسارات تدفق السوائل المتوقعة باستخدامCFDحزمة التحليل
المقطع العرضي لأنبوب الحرارة لتبريد وحدة المعالجة المركزية للكمبيوتر المحمول مقياس المسطرة بالمليمترات.
منظر مقطوع لأنبوب حراري مسطح بسمك 500 ميكرون مع شعيرات شعرية مستوية رفيعة (ملونة مائية)
أنبوب حراري مسطح رفيع (موزع حراري) مزود بمشتت حراري عن بُعد ومروحة
يتكون أنبوب الحرارة النموذجي من أنبوب مغلق أو أنبوب مصنوع من مادة متوافقة مع سائل العمل مثلنحاسلأنابيب تسخين المياه ، أوالألومنيوملأنابيب حرارة الأمونيا. عادة ، أمضخة فراغيستخدم لإزالة الهواء من أنبوب الحرارة الفارغ. يتم تعبئة أنبوب الحرارة جزئيًا بسائل عامل ومن ثم يتم غلقه. يتم اختيار كتلة سائل العمل بحيث يحتوي أنبوب الحرارة على كل من البخار والسائل فوقدرجة حرارة التشغيلنطاق، مجموعة.
تحت درجة حرارة التشغيل ، يكون السائل شديد البرودة ولا يمكن أن يتبخر ويتحول إلى غاز. فوق درجة حرارة التشغيل ، تحول كل السائل إلى غاز ، ودرجة حرارة البيئة مرتفعة للغاية بحيث يتعذر تكثيف أي غاز. سواء كانت مرتفعة جدًا أو منخفضة جدًا ،التوصيل الحراريلا يزال ممكنًا من خلال جدران الأنبوب الحراري ، ولكن بمعدل نقل حراري منخفض بشكل كبير.
يتم اختيار سوائل العمل وفقًا لدرجة الحرارة التي يجب أن يعمل بها أنبوب الحرارة ، مع أمثلة تتراوح منالهيليوم السائللتطبيقات درجات الحرارة المنخفضة للغاية (2-4K) إلىالزئبق(523–923K),صوديوم(873–1473 ك) وحتىالإنديوم(2000-3000 كلفن) لدرجات حرارة شديدة الارتفاع. تستخدم الغالبية العظمى من أنابيب الحرارة لتطبيقات درجة حرارة الغرفةالأمونيا(213–373K),كحول(الميثانول(283-403 كلفن) أوالإيثانول(273-403 كلفن)) أوماء(298-573 ك) كسائل العمل. تحتوي أنابيب تسخين النحاس / الماء على غلاف نحاسي ، وتستخدم الماء كسائل عامل وتعمل عادةً في نطاق درجة حرارة من 20 إلى 150 درجة مئوية.[1][2]يتم ملء أنابيب تسخين المياه أحيانًا عن طريق ملئها جزئيًا بالماء ، وتسخينها حتى يغلي الماء وتزيح الهواء ، ثم يتم غلقها وهي ساخنة.
لكي ينقل أنبوب الحرارة الحرارة ، يجب أن يحتوي علىمشبعالسائل وبخاره (الطور الغازي). يتبخر السائل المشبع وينتقل إلى المكثف ، حيث يتم تبريده وإعادته مرة أخرى إلى سائل مشبع. في أنبوب الحرارة القياسي ، يتم إرجاع السائل المكثف إلى المبخر باستخدام بنية الفتيل التي تمارس أعمل شعريفي المرحلة السائلة لسائل العمل. تشمل هياكل الفتيل المستخدمة في أنابيب الحرارةملبدةمسحوق المعادن، والشاشة ، والفتائل المحززة ، والتي لها سلسلة من الأخاديد الموازية لمحور الأنبوب. عندما يقع المكثف فوق المبخر في مجال الجاذبية ، يمكن للجاذبية إرجاع السائل. في هذه الحالة ، يكون أنبوب الحرارة عبارة عن أنبوب حراري. أخيرًا ، تستخدم أنابيب الحرارة الدوارة قوى الطرد المركزي لإعادة السائل من المكثف إلى المبخر.
لا تحتوي أنابيب الحرارة على أجزاء متحركة ميكانيكية وعادة لا تتطلب أي صيانة ، على الرغم من أن الغازات غير المكثفة التي تنتشر عبر جدران الأنبوب&، الناتجة عن انهيار مائع العمل أو الشوائب الموجودة في المادة ، قد تقلل في النهاية من الأنبوب فعالية&في نقل الحرارة.
تتمثل ميزة الأنابيب الحرارية على العديد من آليات تبديد الحرارة الأخرى في كفاءتها الكبيرة في نقل الحرارة. أنبوب يبلغ قطره بوصة واحدة وطوله قدمين يمكنه نقل 12500 وحدة حرارية (3.7 كيلو وات في الساعة) في الساعة عند 1800 درجة فهرنهايت (980 درجة مئوية) مع انخفاض 18 درجة فهرنهايت (10 درجات مئوية) فقط من النهاية إلى النهاية.[2]أظهرت بعض أنابيب الحرارة أتدفق الحرارةأكثر من 23kW / cm² ، أي حوالي أربعة أضعاف تدفق الحرارة عبر سطح الشمس.[3]
مواد الأنابيب الحرارية وسوائل العمل [تعديل]
تحتوي أنابيب الحرارة على مغلف وفتيل وسائل عمل. تم تصميم أنابيب الحرارة للتشغيل طويل الأمد بدون صيانة ، لذلك يجب أن يكون جدار الأنبوب الحراري وفتيله متوافقين مع سائل العمل. بعض أزواج المواد / سوائل العمل التي تبدو متوافقة ليست كذلك. على سبيل المثال ، سوف ينتج الماء الموجود في غلاف من الألومنيوم كميات كبيرة من الغاز غير القابل للتكثيف على مدار بضع ساعات أو أيام ، مما يمنع التشغيل العادي لأنبوب الحرارة.
منذ أن تم اكتشاف أنابيب الحرارة بواسطةجورج جروفرفي عام 1963 ، تم إجراء اختبارات مكثفة على الحياة لتحديد أزواج المغلفات / السوائل المتوافقة ، وبعضها مستمر منذ عقود. في اختبار عمر الأنابيب الحرارية ، يتم تشغيل الأنابيب الحرارية لفترات طويلة من الوقت ، ويتم مراقبتها بحثًا عن مشاكل مثل توليد الغاز غير القابل للتكثيف ، ونقل المواد ، والتآكل.[4][5]
تشمل أزواج الأظرف (والفتيل) / السوائل الأكثر شيوعًا ما يلي:[6]
مغلف نحاسي مع سائل عمل مائي لـتبريد الإلكترونيات. هذا هو أكثر أنواع أنابيب الحرارة شيوعًا.
مظروف نحاسي أو صلب مع مادة التبريدR134aسائل العمل لاستعادة الطاقة فيالتدفئة والتهوية وتكييف الهواءالأنظمة.
مغلف من الألومنيوم مع سائل عمل الأمونياالتحكم الحراري للمركبة الفضائية.
سوبرالويمغلف بسائل عمل فلز قلوي (سيزيوم ، بوتاسيوم ، صوديوم) لأنابيب الحرارة العالية الحرارة ، الأكثر استخدامًا لمعايرة أجهزة قياس درجة الحرارة الأولية.
تشمل الأزواج الأخرى مظاريف من الفولاذ المقاوم للصدأ مع سوائل عمل النيتروجين أو الأكسجين أو النيون أو الهيدروجين أو الهيليوم عند درجات حرارة أقل من 100 كلفن ، وأنابيب حرارية من النحاس / الميثانول لتبريد الإلكترونيات عندما يجب أن يعمل أنبوب الحرارة تحت نطاق الماء ، وأنابيب حرارية من الألومنيوم / الإيثان للمركبة الفضائية التحكم الحراري في البيئات التي يمكن أن تتجمد فيها الأمونيا ، ومعدن حراريمغلف / سائل عمل الليثيوم لتطبيقات درجات الحرارة المرتفعة (فوق 1050 درجة مئوية (1920 درجة فهرنهايت))[7]
أنواع مختلفة من الأنابيب الحرارية [تعديل]
بالإضافة إلى أنابيب الحرارة القياسية ذات التوصيل المستمر (CCHPs) ، هناك عدد من الأنواع الأخرى من الأنابيب الحرارية ،[8]بما فيها:
غرف البخار (أنابيب الحرارة المستوية) ، والتي تستخدم لتحويل تدفق الحرارة ، وتساوي درجة الحرارة للأسطح
الأنابيب الحرارية ذات التوصيل المتغير (VCHPs) ، والتي تستخدم غازًا غير مكثف (NCG) لتغيير الموصلية الحرارية الفعالة لأنابيب الحرارة مع تغير الطاقة أو تغير ظروف المشتت الحراري
الأنابيب الحرارية التي يتم التحكم فيها بالضغط (PCHPs) ، وهي عبارة عن VCHP حيث يمكن تغيير حجم الخزان ، أو كتلة NCG ، لإعطاء تحكم أكثر دقة في درجة الحرارة
أنابيب الحرارة ذات الصمام الثنائي ، والتي لها موصلية حرارية عالية في الاتجاه الأمامي ، وموصلية حرارية منخفضة في الاتجاه المعاكس
Thermosyphons ، وهي عبارة عن أنابيب حرارية حيث يتم إرجاع السائل إلى المبخر بواسطة قوى الجاذبية / التسارع ،
أنابيب حرارية دوارة ، حيث يتم إرجاع السائل إلى المبخر بواسطة قوى الطرد المركزي
غرفة بخار أو أنابيب حرارية مسطحة [تعديل]
أنابيب حرارية مستوية رفيعة (موزعات الحرارة) لها نفس المكونات الأساسية لأنابيب الحرارة الأنبوبية:مختومة بإحكاموعاء مجوف ، سائل عامل ، ونظام إعادة تدوير شعري مغلق الحلقة.[9]بالإضافة إلى ذلك ، تُستخدم سلسلة من الدعامات بشكل عام في غرفة بخار ، لمنع انهيار السطح العلوي والسفلي المسطح عندما يكون الضغط أقل من الضغط الجوي ، وهو 100 درجة مئوية لغرف بخار الماء.
هناك نوعان من التطبيقات الرئيسية لغرف البخار. أولاً ، يتم استخدامها عندما يتم تطبيق قوى عالية وتدفق حراري على مبخر صغير نسبيًا.[10]المدخلات الحرارية للمبخر تبخر السائل الذي يتدفق في بعدين إلى أسطح المكثف. بعد أن يتكثف البخار على أسطح المكثف ، فإن القوى الشعرية في الفتيل تعيد المكثف إلى المبخر. لاحظ أن معظم غرف البخار غير حساسة للجاذبية ، وستظل تعمل عند عكسها ، مع وجود المبخر فوق المكثف. في هذا التطبيق ، تعمل حجرة البخار كمحول لتدفق الحرارة ، وتبريد تدفق حراري عالي من رقاقة إلكترونية أو صمام ثنائي ليزر ، وتحويله إلى تدفق حراري أقل يمكن إزالته بالحمل الحراري الطبيعي أو القسري. مع فتائل المبخر الخاصة ، يمكن لغرف البخار إزالة 2000 وات فوق 4 سم 2 ، أو 700 وات فوق 1 سم 2.[11]
ثانيًا ، مقارنةً بأنبوب الحرارة الأنبوبي أحادي البعد ، فإن عرض الأنبوب الحراري ثنائي الأبعاد يسمح بمقطع عرضي مناسب لتدفق الحرارة حتى مع وجود جهاز رفيع جدًا. تجد هذه الأنابيب الحرارية الرقيقة المستوية طريقها إلى التطبيقات "الحساسة للارتفاع" ، مثل أجهزة الكمبيوتر المحمولة ولبس لوحات الدوائر الكهربائية المثبتة على السطح. من الممكن إنتاج أنابيب حرارية مسطحة بسمك 1.0 مم (أسمك قليلاً من 0.76 ممبطاقة ائتمان).[12]
أنابيب الحرارة المتغيرة التوصيل (VCHPs) [تعديل]
أنابيب الحرارة القياسية هي أجهزة توصيل ثابتة ، حيث يتم ضبط درجة حرارة تشغيل أنبوب الحرارة حسب درجات حرارة المصدر والمغسلة ، والمقاومة الحرارية من المصدر إلى أنبوب الحرارة ، والمقاومة الحرارية من أنبوب الحرارة إلى الحوض. في أنابيب الحرارة هذه ، تنخفض درجة الحرارة خطيًا مع انخفاض درجة حرارة الطاقة أو المكثف. بالنسبة لبعض التطبيقات ، مثل التحكم الحراري بالقمر الصناعي أو البحث في البالون ، سيتم تبريد الأجهزة الإلكترونية بقوة منخفضة ، أو عند درجات حرارة منخفضة بالوعة. تستخدم أنابيب الحرارة المتغيرة التوصيل (VCHPs) للحفاظ بشكل سلبي على درجة حرارة الإلكترونيات التي يتم تبريدها مع تغير ظروف الطاقة والحوض.[13]
تحتوي VCHPs على إضافتين مقارنة بأنبوب الحرارة القياسي: 1. خزان ، و 2. غاز غير قابل للتكثيف (NCG) يضاف إلى أنبوب الحرارة ، بالإضافة إلى سائل العمل. انظر الصورة في قسم المركبة الفضائية أدناه. عادةً ما يكون NCG عبارة عن أرجون لـ VCHPs القياسية ، والهيليوم من أجل thermosyphons. عندما لا يعمل أنبوب الحرارة ، يتم خلط NCG وبخار سائل العمل في جميع أنحاء مساحة بخار أنبوب الحرارة. عندما يعمل VCHP ، يتم اجتياح NCG نحو نهاية المكثف لأنبوب الحرارة عن طريق تدفق بخار سائل العمل. يقع معظم NCG في الخزان ، بينما يحجب الباقي جزءًا من مكثف أنبوب الحرارة. يعمل VCHP عن طريق تغيير الطول النشط للمكثف. عندما تزداد درجة حرارة الطاقة أو بالوعة الحرارة ، تزداد درجة حرارة بخار أنبوب الحرارة والضغط. يدفع ضغط البخار المتزايد المزيد من NCG إلى الخزان ، مما يزيد من طول المكثف النشط وتوصيل أنبوب الحرارة. على العكس من ذلك ، عندما تنخفض درجة حرارة الطاقة أو بالوعة الحرارة ، تنخفض درجة حرارة بخار أنبوب الحرارة والضغط ، ويتوسع NCG ، مما يقلل من طول المكثف النشط وموصلية أنبوب الحرارة. ستسمح إضافة سخان صغير على الخزان ، مع التحكم في الطاقة بواسطة درجة حرارة المبخر ، بالتحكم الحراري بنسبة ± 1-2 درجة مئوية تقريبًا. في أحد الأمثلة ، تم الحفاظ على درجة حرارة المبخر في نطاق تحكم ± 1.65 درجة مئوية ، حيث اختلفت الطاقة من 72 إلى 150 واط ، وتفاوتت درجة حرارة المشتت الحراري من -15 درجة مئوية إلى -65 درجة مئوية.
يمكن استخدام أنابيب الحرارة التي يتم التحكم فيها بالضغط (PCHPs) عند الحاجة إلى تحكم أكثر صرامة في درجة الحرارة.[14]في PCHP ، يتم استخدام درجة حرارة المبخر لتغيير حجم الخزان ، أو كمية NCG في أنبوب الحرارة. أظهرت PCHPs تحكمًا في درجة الحرارة بالمللي كلفن.[15]
أنابيب الحرارة ذات الصمام الثنائي [تعديل]
تنقل أنابيب الحرارة التقليدية الحرارة في أي اتجاه ، من الطرف الأكثر سخونة إلى الطرف الأكثر برودة لأنبوب الحرارة. تعمل العديد من أنابيب الحرارة المختلفة كملفالصمام الثنائي الحراري، ينقل الحرارة في اتجاه واحد ، بينما يعمل كعازل في الاتجاه الآخر:[16]
الترموسيفونات، الذي ينقل الحرارة فقط من أسفل إلى أعلى الثيرموسيفون ، حيث يعود الكُثافة بالجاذبية. عندما يتم تسخين الثيرموسيفون في الأعلى ، لا يوجد سائل متاح ليتبخر.
الأنابيب الحرارية الدوارة ، حيث يتم تشكيل أنبوب الحرارة بحيث لا يمكن للسائل أن ينتقل إلا بواسطة قوى الطرد المركزي من المبخر الاسمي إلى المكثف الاسمي. مرة أخرى ، لا يتوفر أي سائل عند تسخين المكثف الاسمي.
أنابيب الحرارة ديود فخ البخار.
أنابيب الحرارة ديود فخ السائل.
يتم تصنيع الصمام الثنائي للمصيدة البخارية بطريقة مماثلة لأنابيب الحرارة المتغيرة التوصيل (VCHP) ، مع وجود خزان غاز في نهاية المكثف.[17]أثناء التصنيع ، يتم شحن أنبوب الحرارة بسائل العمل وكمية متحكم فيها من الغاز غير القابل للتكثيف (NCG). أثناء التشغيل العادي ، فإن تدفق بخار سائل العمل من المبخر إلى المكثف يكتسح NCG في الخزان ، حيث لا يتداخل مع تشغيل أنبوب الحرارة العادي. عندما يتم تسخين المكثف الاسمي ، يكون تدفق البخار من المكثف الاسمي إلى المبخر الاسمي. يتم سحب NCG جنبًا إلى جنب مع البخار المتدفق ، مما يسد تمامًا المبخر الاسمي ، ويزيد بشكل كبير من المقاومة الحرارية لأنبوب الحرارة. بشكل عام ، هناك بعض انتقال الحرارة إلى قسم ثابت الحرارة الاسمي. ثم يتم نقل الحرارة من خلال جدران الأنابيب الحرارية إلى المبخر. في أحد الأمثلة ، حمل الصمام الثنائي لمصيدة البخار 95 وات في الاتجاه الأمامي ، و 4.3 وات فقط في الاتجاه العكسي.[18]
يحتوي الصمام الثنائي للمصيدة السائلة على خزان شرير في نهاية المبخر لأنبوب الحرارة ، مع فتيل منفصل غير متصل بالفتيل الموجود في باقي أنبوب الحرارة.[19]أثناء التشغيل العادي ، يتم تسخين المبخر والخزان. يتدفق البخار إلى المكثف ، ويعود السائل إلى المبخر بواسطة القوى الشعرية في الفتيل. يجف الخزان في النهاية ، حيث لا توجد طريقة لإعادة السائل. عندما يتم تسخين المكثف الاسمي ، يتكثف السائل في المبخر والخزان. في حين أن السائل يمكن أن يعود إلى المكثف الاسمي من المبخر الاسمي ، فإن السائل الموجود في الخزان محاصر ، لأن فتيل الخزان غير متصل. في النهاية ، يتم احتجاز كل السائل في الخزان ، ويتوقف أنبوب الحرارة عن العمل.
الترموسيفونات [تعديل]
تستخدم معظم أنابيب الحرارة فتيلًا لإعادة السائل من المكثف إلى المبخر ، مما يسمح لأنبوب الحرارة بالعمل في أي اتجاه. يمتص السائل مرة أخرى إلى المبخر بواسطةعمل شعري، على غرار الطريقة التي تمتص بها الإسفنج الماء عندما توضع حافة على بركة من الماء. ومع ذلك ، فإن الحد الأقصى للارتفاع المعاكس (المبخر فوق المكثف) صغير نسبيًا ، ويبلغ طوله 25 سم لأنبوب تسخين الماء النموذجي.
إذا كان المبخر موجودًا أسفل المكثف ، فيمكن للسائل أن يستنزف مرة أخرى عن طريق الجاذبية بدلاً من الحاجة إلى فتيل ، ويمكن أن تكون المسافة بين الاثنين أطول بكثير. يُعرف أنبوب الحرارة بمساعدة الجاذبية هذا باسم aثيرموسيفون.[20][21](انظر أيضا: أنبوب بيركنز ، بعدجاكوب بيركنز.[22]) (يختلف عن أثيرموسيفون، الذي ينقل الحرارة بمرحلة واحدةالحمل الحراري الطبيعينقل الحرارة في حلقة).
في الثيرموسيفون ، يتم تبخير سائل العمل السائل بواسطة حرارة يتم إمدادها بالمبخر في الجزء السفلي من أنبوب الحرارة. ينتقل البخار إلى المكثف أعلى أنبوب الحرارة ، حيث يتكثف. ثم يتم تصريف السائل مرة أخرى إلى قاع أنبوب الحرارة عن طريق الجاذبية ، وتتكرر الدورة. Thermosyphons هي أنابيب حرارة الصمام الثنائي. عندما يتم تطبيق الحرارة على طرف المكثف ، لا يوجد مكثف متاح ، وبالتالي لا توجد طريقة لتكوين بخار ونقل الحرارة إلى المبخر.
بينما يبلغ طول أنبوب تسخين المياه الأرضية النموذجي أقل من 30 سم ، غالبًا ما يكون طول الأنبوب الحراري عدة أمتار. كما تمت مناقشته أدناه ، كانت الترموسيفونات المستخدمة في تبريد خط أنابيب ألاسكا يبلغ طولها ما يقرب من 11 إلى 12 مترًا. تم اقتراح استخدام أجهزة فصل حراري أطول لاستخراج الطاقة الحرارية الأرضية. على سبيل المثال ، Storch et al. تم تصنيع معرف 53 ملم ، وطول 92 مترًا من البروبان الحراري يحمل ما يقرب من 6 كيلو واط من الحرارة.[23]
حلقة أنبوب الحرارة [تعديل]
Aحلقة أنبوب الحرارة(LHP) عبارة عن جهاز نقل سلبي على مرحلتين مرتبط بأنبوب الحرارة. يمكن أن تحمل طاقة أعلى على مسافات أطول من خلال وجود سائل تيار مشترك وتدفق بخار ، على عكس تدفق التيار المعاكس في أنبوب الحرارة.[24][25]هذا يسمح للفتيل الموجود في الأنبوب الحراري الحلقي أن يكون مطلوبًا فقط في المبخر وغرفة التعويض.الأنابيب الحرارية ذات الحلقة الدقيقةتم تطويرها واستخدامها بنجاح في مجال واسع من التطبيقات على الأرض وفي الفضاء.
انتقال الحرارة[تعديل]
Aتقليل الحرارة(الومنيوم) مع مواسير حرارية (نحاس)
توظف الأنابيب الحراريةالتبريد التبخيريلنقل الطاقة الحرارية من نقطة إلى أخرى بواسطةتبخروتركيزمن سائل العمل أو المبرد. تعتمد أنابيب الحرارة على اختلاف في درجة الحرارة بين طرفي الأنبوب ، ولا يمكنها خفض درجات الحرارة عند أي من طرفيها أقل من درجة الحرارة المحيطة (ومن ثم فهي تميل إلى معادلة درجة الحرارة داخل الأنبوب).
عندما يتم تسخين أحد طرفي الأنبوب الحراري ، يتبخر السائل العامل داخل الأنبوب في تلك النهاية ويزيد ضغط البخار داخل تجويف أنبوب الحرارة. الالحرارة الكامنةمن التبخر الذي يمتصه تبخير سائل العمل يقلل من درجة الحرارة عند الطرف الساخن للأنبوب.
ضغط البخار فوق سائل العمل السائل الساخن في الطرف الساخن للأنبوب أعلى من ضغط بخار التوازن فوق مائع التكثيف في الطرف الأكثر برودة للأنبوب ، وهذا الاختلاف في الضغط يقود نقلًا سريعًا للكتلة إلى نهاية التكثيف حيث يتكثف البخار الزائد ويطلق حرارته الكامنة ويدفئ الطرف البارد للأنبوب. الغازات غير المتكثفة (الناتجة عن التلوث على سبيل المثال) في البخار تعيق تدفق الغاز وتقلل من فعالية أنبوب الحرارة ، خاصة في درجات الحرارة المنخفضة ، حيث يكون ضغط البخار منخفضًا. تقارب سرعة الجزيئات في الغاز سرعة الصوت ، وفي حالة عدم وجود غازات غير مكثفة (على سبيل المثال ، إذا كان هناك طور غاز فقط) ، فهذا هو الحد الأعلى للسرعة التي يمكن أن تنتقل بها في أنبوب الحرارة . من الناحية العملية ، فإن سرعة البخار عبر أنبوب الحرارة محدودة بمعدل التكثيف عند الطرف البارد وأقل بكثير من السرعة الجزيئية. [بحاجة لمصدر] ملاحظة / شرح: معدل التكثيف قريب جدًا من معامل الالتصاق مضروبًا في السرعة الجزيئية مضروبة في كثافة الغاز ، إذا كان سطح التكثيف شديد البرودة. ومع ذلك ، إذا كان السطح قريبًا من درجة حرارة الغاز ، فإن التبخر الناتج عن درجة حرارة السطح المحدودة يلغي هذا التدفق الحراري إلى حد كبير. إذا كان فرق درجة الحرارة أكثر من بضع عشرات من الدرجات ، فإن التبخر من السطح يكون عادةً ضئيلًا ، كما يمكن تقييمه من منحنيات ضغط البخار. في معظم الحالات ، مع النقل الحراري الفعال للغاية عبر الغاز ، يكون من الصعب للغاية الحفاظ على هذه الاختلافات الكبيرة في درجات الحرارة بين الغاز وسطح التكثيف. علاوة على ذلك ، فإن هذه الاختلافات في درجات الحرارة تتوافق بالطبع مع مقاومة حرارية كبيرة وفعالة بحد ذاتها. غالبًا ما يكون عنق الزجاجة أقل حدة عند مصدر الحرارة ، حيث تكون كثافة الغاز أعلى هناك ، مما يقابل أعلى تدفقات حرارة قصوى.
ثم يتدفق سائل العمل المكثف عائداً إلى الطرف الساخن للأنبوب. في حالة الأنابيب الحرارية الموجهة رأسياً ، يمكن تحريك السائل بواسطة قوة الجاذبية. في حالة الأنابيب الحرارية المحتوية على فتائل ، يتم إرجاع السائل بواسطةعمل شعري.
عند عمل الأنابيب الحرارية ، ليست هناك حاجة لخلق فراغ في الأنبوب. يغلي المرء ببساطة سائل العمل في أنبوب الحرارة حتى يقوم البخار الناتج بتطهير الغازات غير المتكثفة من الأنبوب ، ثم يغلق النهاية.
خاصية مثيرة للاهتمام لأنابيب الحرارة هي مدى درجة الحرارة التي تكون فعالة فيها. في البداية ، قد يُشتبه في أن أنبوب الحرارة المشحون بالماء يعمل فقط عندما يصل الطرف الساخن إلى نقطة الغليان (100 درجة مئوية ، 212 درجة فهرنهايت ، عند الضغط الجوي العادي) ويتم نقل البخار إلى الطرف البارد. ومع ذلك ، فإن درجة غليان الماء تعتمد على الضغط المطلق داخل الأنبوب. في أنبوب مفرغ ، يتبخر الماء منهالنقطة الثلاثية(0.01 درجة مئوية ، 32 درجة فهرنهايت) لهانقطة حرجة(374 درجة مئوية ، 705 درجة فهرنهايت) ، طالما أن أنبوب الحرارة يحتوي على كل من السائل والبخار. وبالتالي يمكن أن يعمل أنبوب الحرارة في درجات حرارة منخفضة تصل إلى أدفأ قليلاً من نقطة انصهار سائل العمل ، على الرغم من أن الحد الأقصى لمعدل نقل الحرارة يكون منخفضًا عند درجات حرارة أقل من 25 درجة مئوية (77 درجة فهرنهايت). وبالمثل ، يمكن أن يعمل أنبوب الحرارة الذي يحتوي على الماء كسائل عامل أعلى بكثير من نقطة الغليان في الغلاف الجوي (100 درجة مئوية ، 212 درجة فهرنهايت). أقصى درجة حرارة لأنابيب تسخين المياه على المدى الطويل هي 270 درجة مئوية (518 درجة فهرنهايت) ، مع تشغيل الأنابيب الحرارية حتى 300 درجة مئوية (572 درجة فهرنهايت) للاختبارات قصيرة المدى.[26]
السبب الرئيسي لفعالية الأنابيب الحرارية هو تبخر وتكثيف سائل العمل. الحرارة التبخيريتجاوز إلى حد كبير المحددالسعة الحرارية. باستخدام الماء كمثال ، الطاقة اللازمة لتبخير جرام واحد من الماء هي 540 ضعف كمية الطاقة اللازمة لرفع درجة حرارة جرام واحد من الماء بمقدار 1 درجة مئوية. يتم تحويل كل هذه الطاقة تقريبًا بسرعة إلى"؛ Cold"؛ تنتهي عندما يتكثف السائل هناك ، مما يجعل نظام نقل حرارة فعال للغاية بدون أجزاء متحركة. [بحاجة لمصدر]
تطوير[تعديل]
المبدأ العام للأنابيب الحرارية التي تستخدم الجاذبية ، وعادة ما تصنف على أنها مرحلتينالترموسيفوناتيعود إلى عصر البخار وأنجير مارش بيركنزوابنهلوفتوس بيركنزو"؛ Perkins Tube"؛ التي شهدت استخدامًا واسع النطاق في غلايات القاطرات وأفران العمل.[27]تم اقتراح أنابيب الحرارة القائمة على الشعيرات لأول مرة بواسطة RS Gaugler ofالمحركات العامةفي عام 1942 ، الذي حصل على براءة اختراع الفكرة ،[28][29]لكنها لم تطورها أكثر.
طور جورج جروفر بشكل مستقل أنابيب حرارية قائمة على الشعيرات الدموية فيمختبر لوس ألاموس الوطنيفي عام 1963 ، مع براءة اختراعه في ذلك العام[30]كونه أول من استخدم مصطلح" ؛ أنبوب الحرارة" ؛ وغالبًا ما يشار إليه باسم" ؛ مخترع الأنبوب الحراري" ؛.[31]وأشار في دفتر ملاحظاته:[32]
قد يكون مثل هذا النظام المغلق ، الذي لا يتطلب مضخات خارجية ، ذا أهمية خاصة في المفاعلات الفضائية في نقل الحرارة من قلب المفاعل إلى نظام الإشعاع. في حالة عدم وجود الجاذبية ، يجب أن تكون القوى فقط للتغلب على الشعيرات الدموية وسحب البخار العائد عبر قنواته.
تم تناول اقتراح Grover&بواسطةناسا، التي لعبت دورًا كبيرًا في تطوير الأنابيب الحرارية في الستينيات ، لا سيما فيما يتعلق بالتطبيقات والموثوقية في رحلات الفضاء. كان هذا مفهومًا نظرًا للوزن المنخفض ، وتدفق الحرارة المرتفع ، وسحب الطاقة الصفري لأنابيب الحرارة - ولن تتأثر سلبًا بالعمل في بيئة انعدام الجاذبية.
كان أول تطبيق للأنابيب الحرارية في برنامج الفضاء هو الموازنة الحرارية لأجهزة الإرسال والاستقبال عبر الأقمار الصناعية. [بحاجة لمصدر]مثلالأقمار الصناعيةالمدار ، جانب واحد يتعرض للإشعاع المباشر للشمس بينما الجانب الآخر مظلم تمامًا ويتعرض لبرودة عميقةالفضاء الخارجي. يؤدي هذا إلى اختلافات شديدة في درجة الحرارة (وبالتالي الموثوقية والدقة) لأجهزة الإرسال والاستقبال. نظام تبريد الأنابيب الحرارية المصمم لهذا الغرض يدير تدفقات الحرارة العالية وأظهر تشغيلًا لا تشوبه شائبة مع أو بدون تأثير الجاذبية. كان نظام التبريد الذي تم تطويره هو أول استخدام لأنابيب الحرارة المتغيرة للتنظيم الفعال لتدفق الحرارة أو درجة حرارة المبخر.
استخدام أوسع [تعديل]
اختبرت وكالة ناسا أنابيب حرارية مصممة للظروف القاسية ، مع استخدام البعض لمعدن الصوديوم السائل كسائل عمل. تُستخدم أشكال أخرى من أنابيب الحرارة حاليًا لتبريد أقمار الاتصالات.[33]منشورات في 1967 و 1968 من قبل فيلدمان ، ايستمان ،[34]وناقش كاتزوف أولاً تطبيقات الأنابيب الحرارية لاستخدامات أوسع مثل تكييف الهواء وتبريد المحرك وتبريد الإلكترونيات. كانت هذه الأوراق أيضًا أول من ذكر أنابيب حرارية مرنة وشريانية ومسطحة. قدمت المنشورات في عام 1969 مفهوم الأنابيب الحرارية الدورانية مع تطبيقاتها في تبريد شفرة التوربينات واحتوت على المناقشات الأولى لتطبيقات الأنابيب الحرارية لعمليات التبريد.
ابتداء من الثمانينياتسونيبدأت في دمج أنابيب الحرارة في مخططات التبريد لبعض منتجاتها الإلكترونية التجارية بدلاً من الحمل الحراري القسري والمشتتات الحرارية ذات الزعانف السلبية. في البداية تم استخدامها في أجهزة الاستقبال ومكبرات الصوت ، وسرعان ما انتشرت إلى تطبيقات إلكترونية أخرى عالية التدفق الحراري.
خلال أواخر التسعينيات ، أدت وحدات المعالجة المركزية للحواسيب الصغيرة ذات التدفق الحراري المرتفع بشكل متزايد إلى زيادة ثلاثة أضعاف في عدد طلبات براءات الاختراع الخاصة بأنابيب الحرارة الأمريكية. نظرًا لتطور أنابيب الحرارة من مكون نقل الحرارة الصناعي المتخصص إلى سلعة استهلاكية ، انتقل معظم التطوير والإنتاج من الولايات المتحدة إلى آسيا.
عادة ما تكون أنابيب الحرارة الحديثة لوحدة المعالجة المركزية مصنوعة مننحاسواستخدام الماء كسائل عامل.[35]
التطبيقات [تعديل]
مركبة فضائية[تعديل]
عادةً ما تستخدم الأنابيب الحرارية على متن مركبة فضائية قذف الألمنيوم المحزز كغلاف
نموذجي محزز من الألومنيوم والأمونيا VCHP للتحكم الحراري للمركبة الفضائية ، مع وجود قسم المبخر في الأسفل ، وخزان الغاز غير القابل للتكثيف أسفل الصمام مباشرة[36]
الالتحكم الحراري للمركبة الفضائيةالنظام لديه وظيفة لإبقاء جميع المكونات على متن المركبة الفضائية في نطاق درجة الحرارة المقبول. هذا معقد من خلال ما يلي:
الظروف الخارجية المتغيرة على نطاق واسع ، مثلالكسوف
إزالة الحرارة من المركبة الفضائية بواسطةالإشعاع الحراريفقط
الطاقة الكهربائية المحدودة المتاحة ، تفضل الحلول السلبية
عمر طويل ، مع عدم وجود إمكانية للصيانة
تم تصميم بعض المركبات الفضائية لتستمر لمدة 20 عامًا ، لذلك من المستحسن نقل الحرارة بدون طاقة كهربائية أو أجزاء متحركة. يعني رفض الحرارة بالإشعاع الحراري أن ألواح الرادياتير الكبيرة (عدة أمتار مربعة) مطلوبة. أنابيب الحرارة وحلقة أنابيب الحرارةتُستخدم على نطاق واسع في المركبات الفضائية ، لأنها لا تتطلب أي طاقة لتشغيلها ، وتعمل بشكل متساوي الحرارة تقريبًا ، ويمكنها نقل الحرارة لمسافات طويلة.
تستخدم الفتائل المحززة في الأنابيب الحرارية للمركبة الفضائية ، كما هو موضح في الصورة الأولى في هذا القسم. يتم تشكيل أنابيب الحرارة عن طريق بثق الألومنيوم ، وعادة ما يكون لها شفة متكاملة لزيادة مساحة نقل الحرارة ، مما يقلل من انخفاض درجة الحرارة. تستخدم الفتائل المخددة في المركبات الفضائية ، بدلاً من الشاشة أو الفتائل الملبدة المستخدمة في أنابيب الحرارة الأرضية ، حيث لا يتعين على الأنابيب الحرارية العمل ضد الجاذبية في الفضاء. هذا يسمح لأنابيب الحرارة للمركبة الفضائية أن تكون بطول عدة أمتار ، على عكس الحد الأقصى لطول 25 سم لأنبوب تسخين المياه الذي يعمل على الأرض. الأمونيا هي أكثر سائل العمل شيوعًا لأنابيب الحرارة في المركبات الفضائية. يستخدم الإيثان عندما يجب أن يعمل أنبوب الحرارة في درجات حرارة أقل من درجة حرارة تجميد الأمونيا.
يوضح الشكل الثاني أنبوبًا حراريًا متغير الموصلية من الألومنيوم / الأمونيا النموذجي (VCHP) للتحكم الحراري للمركبة الفضائية. أنبوب الحرارة عبارة عن قذف من الألومنيوم ، مشابه لما هو موضح في الشكل الأول. المنطقة ذات الحواف السفلية هي المبخر. فوق المبخر ، يتم فصل الفلنجة آليًا للسماح للجزء الثابت الحراري بالثني. يظهر المكثف فوق قسم ثابت الحرارة. يقع خزان الغاز غير المتكثف (NCG) فوق أنبوب الحرارة الرئيسي. تتم إزالة الصمام بعد ملء وختم أنبوب الحرارة. عند استخدام السخانات الكهربائية في الخزان ، يمكن التحكم في درجة حرارة المبخر في حدود ± 2 كلفن من نقطة الضبط.
أنظمة الكمبيوتر[تعديل]
بدأ استخدام الأنابيب الحرارية في أنظمة الكمبيوتر في أواخر التسعينيات ،[37]عندما أدت زيادة متطلبات الطاقة والزيادات اللاحقة في انبعاث الحرارة إلى زيادة الطلب على أنظمة التبريد. يتم استخدامها الآن على نطاق واسع في العديد من أنظمة الكمبيوتر الحديثة ، عادةً لنقل الحرارة بعيدًا عن مكونات مثلوحدات المعالجة المركزيةووحدات معالجة الرسوماتلتسخين الأحواض حيث يمكن تبديد الطاقة الحرارية في البيئة.
الطاقة الشمسية الحرارية[تعديل]
تستخدم أنابيب الحرارة أيضًا على نطاق واسع فيالطاقة الشمسية الحراريةتطبيقات تسخين المياه بالاشتراك مع صفيفات مجمعات الطاقة الشمسية للأنبوب المفرغ في هذه التطبيقات ، يتم استخدام الماء المقطر بشكل شائع كسائل لنقل الحرارة داخل طول مغلق من أنابيب النحاس الموجودة داخل أنبوب زجاجي مفرغ وموجه نحو الشمس. في الأنابيب المتصلة ، يحدث النقل الحراري في مرحلة البخار السائل لأن وسيط النقل الحراري يتم تحويله إلى بخار في جزء كبير من خط أنابيب التجميع.[38]
في تطبيقات تسخين المياه بالطاقة الشمسية الحرارية ، يكون أنبوب الامتصاص الفردي لمجمع الأنبوب المفرغ أكثر كفاءة بنسبة تصل إلى 40٪ مقارنةً بـ" التقليدي ؛ اللوح المسطح" ؛ مجمعات المياه بالطاقة الشمسية. هذا يرجع إلى حد كبير إلى الفراغ الموجود داخل الأنبوب ، والذي يبطئ فقدان الحرارة بالحمل والتوصيل. ومع ذلك ، يتم تقليل الكفاءات النسبية لنظام الأنبوب المفرغ ، عند مقارنته بمجمعات الألواح المسطحة لأن الأخير له حجم فتحة أكبر ويمكنه امتصاص المزيد من الطاقة الشمسية لكل وحدة مساحة. هذا يعني أنه في حين أن الأنبوب المفرغ الفردي يتمتع بعزل أفضل (خسائر موصلة وحمل أقل) بسبب الفراغ الناتج داخل الأنبوب ، فإن مجموعة من الأنابيب الموجودة في تجميع شمسي مكتمل تمتص طاقة أقل لكل وحدة مساحة نظرًا لوجود سطح ماص أقل منطقة موجهة نحو الشمس بسبب التصميم الدائري لمجمع الأنبوب المفرغ. لذلك ، فإن كفاءات العالم الحقيقي لكلا التصميمين متماثلة تقريبًا.
تقلل مجمعات الأنبوب المفرغة من الحاجة إلى المواد المضافة المضادة للتجمد لأن الفراغ يساعد على إبطاء فقدان الحرارة ومع ذلك ، في ظل التعرض المطول لدرجات الحرارة المتجمدة ، يظل سائل نقل الحرارة يتجمد ويجب اتخاذ الاحتياطات اللازمة لضمان أن السائل المتجمد لا يتلف الأنبوب المفرغ عند تصميم أنظمة لمثل هذه البيئات. يمكن حماية سخانات المياه الحرارية الشمسية المصممة بشكل صحيح من الصقيع حتى أكثر من -3 درجة مئوية مع إضافات خاصة ويتم استخدامها فيأنتاركتيكالتسخين الماء. [بحاجة لمصدر]
تبريد التربة الصقيعية [تعديل]
خط أنابيب ألاسكادعم الأرجل المبردة بواسطة أنابيب حرارية حرارية للحفاظ عليهاالتربة الصقيعيةمجمدة
بناء علىالتربة الصقيعيةصعب لأن الحرارة من الهيكل يمكن أن تذوب التربة الصقيعية. تستخدم الأنابيب الحرارية في بعض الحالات لتجنب خطر زعزعة الاستقرار. على سبيل المثال ، فينظام خطوط الأنابيب عبر ألاسكاالحرارة الأرضية المتبقية المتبقية في الزيت وكذلك الحرارة الناتجة عن الاحتكاك والاضطراب في الزيت المتحرك يمكن أن تؤدي إلى أسفل أرجل دعم الأنبوب&وتذيب التربة الصقيعية التي تثبت عليها الدعامات. قد يتسبب ذلك في غرق خط الأنابيب وربما تلفه. لمنع ذلك ، تم تركيب كل قطعة دعم رأسية بأربعة أنابيب حرارة عموديةالترموسيفونات.[39]
السمة المهمة للفتن الحراري هي أنه سلبي ولا يتطلب أي قوة خارجية لتشغيله. خلال فصل الشتاء ، يكون الهواء أبرد من الأرض حول الدعامات. يتم تبخير الأمونيا السائلة في الجزء السفلي من المبرد الحراري بواسطة الحرارة الممتصة من الأرض ، مما يؤدي إلى تبريد التربة الصقيعية المحيطة وخفض درجة حرارته. خلال فصل الصيف ، تتوقف الترموسيفونات عن العمل ، نظرًا لعدم وجود أمونيا سائلة في الجزء العلوي من أنبوب الحرارة ، لكن التبريد الشديد خلال فصل الشتاء يسمح للأرض أن تظل مجمدة.
تُستخدم أنابيب الحرارة أيضًا للحفاظ على تجمد التربة الصقيعية جنبًا إلى جنب مع أجزاء منسكة حديد تشينغهاي - التبتحيث يمتص الجسر والمسار حرارة الشمس GG. تمنع أنابيب الحرارة العمودية الموجودة على جانبي التكوينات ذات الصلة تلك الحرارة من الانتشار أكثر في التربة الصقيعية المحيطة.
اعتمادًا على التطبيق ، هناك العديد من تصميمات الحرارة:[40]مسبار حراري,عمود الحرارة,عمق الحرارة,الأساس المنحدر بالحرارة,مؤسسة الحرارية حلقة مسطحة,هجين حلقة مسطحة مؤسسة الحرارية.
طبخ[تعديل]
كان أول منتج للأنابيب الحرارية هو"؛ Thermal Magic Cooking Pin"؛ تم تطويره بواسطة شركة Energy Conversion Systems، Inc. وتم بيعه لأول مرة في عام 1966.[41]تستخدم دبابيس الطهي الماء كسوائل عمل. الغلاف مصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ مع طبقة نحاسية داخلية للتوافق. أثناء التشغيل ، يتم ضغط أحد طرفي أنبوب الحرارة خلال الشواء. يمتد الطرف الآخر إلى الفرن حيث يسحب الحرارة إلى منتصف الشواء. تعمل الموصلية عالية الفعالية لأنبوب الحرارة على تقليل وقت طهي قطع اللحم الكبيرة بمقدار النصف.[42]
تم تطبيق المبدأ أيضًا على مواقد التخييم. ينقل أنبوب الحرارة قدرًا كبيرًا من الحرارة عند درجة حرارة منخفضة للسماح بخبز البضائع وطهي الأطباق الأخرى في مواقف من نوع التخييم.
استعادة حرارة التهوية [تعديل]
في أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء ،التدفئة والتهوية وتكييف الهواء، يتم وضع أنابيب الحرارة داخل تيارات هواء الإمداد والعادم لنظام معالجة الهواء أو في غازات العادم لعملية صناعية ، من أجل استعادة الطاقة الحرارية.
يتكون الجهاز من بطارية من أنابيب أنابيب حرارية ذات زعانف متعددة الصفوف تقع داخل مجاري هواء الإمداد والعادم. داخل جانب هواء العادم لأنبوب الحرارة ، يتبخر المبرد ، ويستخرج الحرارة من هواء العادم. يتحرك بخار مادة التبريد باتجاه الطرف الأكثر برودة للأنبوب ، داخل جانب الهواء المزود بالجهاز ، حيث يتكثف ويطلق الحرارة. يعود المبرد المكثف بمزيج من الجاذبية والعمل الشعري في الفتيل. وهكذا تنتقل الحرارة من تيار هواء العادم عبر جدار الأنبوب إلى المبرد ، ثم من المبرد عبر جدار الأنبوب إلى تيار هواء الإمداد.
نظرًا لخصائص الجهاز ، يتم الحصول على كفاءات أفضل عندما يتم وضع الوحدة في وضع مستقيم مع تثبيت جانب هواء الإمداد فوق جانب هواء العادم ، مما يسمح لمبرد السائل بالتدفق بسرعة إلى المبخر بمساعدة قوة الجاذبية. بشكل عام ، تطالب الشركات المصنعة بكفاءة إجمالية لنقل الحرارة تصل إلى 75٪. [بحاجة لمصدر]
تحويل الطاقة النووية [تعديل]
كان Grover وزملاؤه يعملون على أنظمة التبريد لـخلايا الطاقة النوويةبالنسبةمركبة فضائية، حيث توجد ظروف حرارية شديدة. تنقل أنابيب الحرارة المعدنية القلوية الحرارة من مصدر الحرارة إلى أحراريأومحول كهربائي حراريلتوليد الكهرباء.
منذ أوائل التسعينيات ، تم اقتراح العديد من أنظمة طاقة المفاعلات النووية باستخدام أنابيب الحرارة لنقل الحرارة بين قلب المفاعل ونظام تحويل الطاقة.[43]تم تشغيل أول مفاعل نووي لإنتاج الكهرباء باستخدام الأنابيب الحرارية لأول مرة في 13 سبتمبر 2012 في مظاهرة باستخدام الانشطار المسطح.[44]
محركات الاحتراق الدوارة Wankel [تعديل]
يحدث اشتعال خليط الوقود دائمًا في نفس الجزء منمحركات وانكل، مما يؤدي إلى تفاوتات تمدد حراري تقلل من إنتاج الطاقة ، وتضعف الاقتصاد في استهلاك الوقود ، وتسريع التآكل ورقة SAE 2014-01-2160 ، بقلم Wei Wu et al. ، تصف:&# 39 ؛ محرك Wankel الدوراني بمساعدة الأنابيب الحرارية المبرد بالهواء لتحسين المتانة والقوة والكفاءة&# 39 ؛ ، لقد حصلوا على انخفاض في المحرك العلوي درجة الحرارة من 231 درجة مئوية إلى 129 درجة مئوية ، وانخفض فرق درجة الحرارة من 159 درجة مئوية إلى 18 درجة مئوية من أجل غرفة صغيرة نموذجية مبردة بالهواءالطائرات بدون طيارمحرك.
محددات[تعديل]
يجب ضبط أنابيب الحرارة حسب ظروف التبريد الخاصة. يؤثر اختيار مادة الأنبوب والحجم والمبرد على درجات الحرارة المثلى التي تعمل فيها الأنابيب الحرارية.
عند استخدامه خارج نطاق الحرارة التصميمي ، فإن أنبوب الحرارة&# 39 ؛ sتوصيل حرارييتم تقليله بشكل فعال إلىتوصيل الحرارةخصائص غلافه المعدني الصلب وحده - في حالة أنحاسالغلاف ، حوالي 1/80 من التدفق الأصلي. هذا لأنه أقل من نطاق درجة الحرارة المقصودة ، لن يخضع مائع التشغيل لتغيير الطور ؛ وفوق ذلك ، يتبخر كل سائل العمل في أنبوب الحرارة وتتوقف عملية التكثيف.
لا تستطيع معظم الشركات المصنعة صنع أنبوب حراري تقليدي يقل قطره عن 3 مم بسبب قيود المواد.
أنظر أيضا[تعديل]
مراجع[تعديل]
انتقل إلى ^GG quot؛ تحسين المواد التي تحول الحرارة إلى كهرباء والعكس"؛. Ecnmag.com. 6 مايو 2013. تم الاسترجاع 2013/05/07.
^انتقل إلى: أbالعلوم الشعبية - كتب جوجل. Books.google.co.uk. تم الاسترجاع 2013/05/07.
انتقل إلى ^جيم دانسكيولد ،تسهل الأنابيب الحرارية التي طورتها لوس ألاموس رحلات الفضاء. بيان صحفي لوس ألاموس ، 26 أبريل 2000.
انتقل إلى ^اختبارات الحياةمؤرشف2014-11-03 الساعةآلة Wayback.
انتقل إلى ^GG quot ؛ أزواج السوائل / المغلفات غير المتوافقة" ؛.www.1-act.com.
انتقل إلى ^GG quot ؛ مواد الأنابيب الحرارية وسوائل العمل والتوافق" ؛.www.1-act.com.
انتقل إلى ^GG quot ؛ سوائل ومواد الأنابيب الحرارية المتوافقة - تقنية الأنابيب الحرارية" ؛.www.1-act.com.
انتقل إلى ^GG quot؛ أنابيب الحرارة - أنواع مختلفة من الأنابيب الحرارية"؛.www.1-act.com.
انتقل إلى ^Advanced Cooling Technologies Inc. (29 نوفمبر 2013).GG quot؛ Vapor Chamber Animation"؛- عبر موقع يوتيوب.
انتقل إلى ^GG quot؛ Vapor Chambers"؛.www.1-act.com.
انتقل إلى ^GG quot ؛ تدفق حرارة مرتفع ، طاقة عالية ، مقاومة منخفضة ، طائرات أرضية حرارية ذات مرحلتين منخفضة CTE لتطبيقات إرفاق القالب المباشر" ؛.www.1-act.com.
انتقل إلى ^GG quot ؛ النمذجة وتحسين التصميم لغرف البخار الرقيقة جدًا لتطبيقات تدفق الحرارة العالية ، R. Ranjan et al. ، منشورات مركز أبحاث تقنيات التبريد بجامعة بوردو ، ورقة 186 ، 2012".purdue.edu.
انتقل إلى ^GG quot؛ VCHPs للتحكم السلبي في درجة الحرارة"؛.www.1-act.com.
انتقل إلى ^GG quot؛ PCHPs للتحكم الدقيق في درجة الحرارة"؛.www.1-act.com.
انتقل إلى ^GG quot ؛ تطبيقات الأنابيب الحرارية التي يتم التحكم فيها بالضغط" ؛.www.1-act.com.
انتقل إلى ^GG مثل ؛ الصمام الثنائي أنابيب الحرارة".www.1-act.com.
انتقل إلى ^Advanced Cooling Technologies Inc. (7 نوفمبر 2013).GG quot؛ Vapor Trap Heat Pipes الرسوم المتحركة"؛- عبر موقع يوتيوب.
انتقل إلى ^GG quot؛ أنابيب الحرارة ذات التوصيل المتغير للوصلات الحرارية المتغيرة"؛.www.1-act.com.
انتقل إلى ^Advanced Cooling Technologies Inc. (7 نوفمبر 2013).GG quot ؛ الرسوم المتحركة لأنابيب الحرارة ذات الصمام الثنائي المصيدة السائلة" ؛- عبر موقع يوتيوب.
انتقل إلى ^GG مثل المبادل الحراري Thermosyphon ، أنظمة التبريد& ؛ آلات إعادة الغلي بواسطة ACT"؛.www.1-act.com.
انتقل إلى ^Advanced Cooling Technologies Inc. (18 يونيو 2013).GG quot؛ عملية Thermosyphon"؛- عبر موقع يوتيوب.
انتقل إلى ^كيو ، ديفيد أنتوني راي ؛ نفذ. أ (2006) أنابيب الحرارة (الطبعة الخامسة). أكسفورد:بتروورث-هاينمان. p.10.رقم ISBN978-0-7506-6754-8.
انتقل إلى ^T. Storch وآخرون ، "سلوك ترطيب وتصنيع البروبان داخل أنابيب الحرارة الجوفية" ، المؤتمر الدولي السادس عشر لأنابيب الحرارة ، ليون ، فرنسا ، 20-24 مايو ، 2012.
انتقل إلى ^كو ، جينتونغ ؛ أوتينشتاين ، لورا ؛ دوغلاس ، دنيا ؛ هوانغ ، تريم.GG مثل ؛ أنبوب الحرارة المصغر متعدد المبخرات للتحكم الحراري للمركبة الفضائية الصغيرة" ؛المعهد الأمريكي للملاحة الجوية وعلم الفلك. مركز جودارد لرحلات الفضاء. تم الاسترجاع 14 سبتمبر 2011.
انتقل إلى ^كو ، جينتونغ ؛ بايفا ، كليبر ؛ مانتيلي ، مارسيا.GG quot ؛ سلوك عابر للأنابيب الحرارية باستخدام درجة حرارة مصدر الحرارة للتحكم في نقطة الضبط باستخدام محول كهربائي حراري على الخزان" ؛ناسا. مركز جودارد لرحلات الفضاء. تم الاسترجاع 14 سبتمبر 2011.
انتقل إلى ^GG quot ؛ اختبارات وتحليلات عمر الأنابيب الحرارية ذات درجة الحرارة المتوسطة" ؛.www.1-act.com.
انتقل إلى ^GG quot ؛ أنابيب الحرارة" ؛ ، الإصدار الخامس ، DA Reay ، PA Kew ، p. 10.
انتقل إلى ^غوغلر ، ريتشارد (1944)."؛ أجهزة نقل الحرارة" ؛. دايتون ، أوهايو: مكتب براءات الاختراع الأمريكي: 4. 2350348.
انتقل إلى ^GG quot؛ جهاز نقل الحرارة"؛.google.com.
انتقل إلى ^GG quot ؛ جهاز نقل الحرارة بالتكثيف والتبخر" ؛.google.com.
انتقل إلى ^GG quot؛ George M. Grover، 81، مخترع جهاز نقل الحرارة الشهير"؛، 3 نوفمبر 1996 ، نيويورك تايمز
انتقل إلى ^الطاقة ، توم هاربر ، رئيس قسم المعلومات ، مختبر لوس ألاموس الوطني ، الذي تديره شركة Los Alamos National Security، LLC ، لصالح الولايات المتحدة. قسم.GG quot؛ الخدمة غير متوفرة"؛.www.lanl.gov.
انتقل إلى ^GG quot ؛ تكنولوجيا الأنابيب الحرارية المستوحاة من" ؛، lanl.gov
انتقل إلى ^جي واي ايستمان ، "أنبوب الحرارة" Scientific American ، المجلد. 218 ، ع 5 ، ص 38-46 ، مايو 1968.
انتقل إلى ^يانسون ، ديك (2010).GG quot؛ مواسير حرارية"؛(PDF) QEX. ARRL (يوليو - أغسطس 2010): 3–9. تم الاسترجاع 14 نوفمبر ، 2011.
انتقل إلى ^GG quot؛ أنابيب الحرارة ذات التوصيل المتغير للوصلات الحرارية المتغيرة"؛.www.1-act.com.
انتقل إلى ^[1]، 1998 ، Hong Xie ، Intel Corp ، IEEE
انتقل إلى ^تخطيط وتركيب أنظمة الطاقة الشمسية الحرارية: دليل للمركبين ... - كتب جوجل. Books.google.co.uk. تم الاسترجاع 2013/05/07.
انتقل إلى ^سي إي هوير ، "تطبيق أنابيب الحرارة على خط أنابيب عبر ألاسكا" تقرير خاص 79-26 ، فيلق مهندسي جيش الولايات المتحدة ، سبتمبر 1979.
انتقل إلى ^GG quot ؛ تقنية Thermosyphon لتجميد الأرض الاصطناعي (AGF)" ؛.simmakers.com.
انتقل إلى ^معهد أبحاث الغرب الأوسط ،مواسير حراريةناسا تقرير ناسا CR-2508 ، ص. 19 ، 1 يناير 1975.
انتقل إلى ^كيو ، ديفيد أنتوني راي ؛ نفذ. أ (2006) أنابيب الحرارة (الطبعة الخامسة). أكسفورد:بتروورث-هاينمان. p.309.رقم ISBN978-0-7506-6754-8.
انتقل إلى ^GG quot؛ المفاعلات النووية للفضاء"؛. الرابطة النووية العالمية. تم الاسترجاع 21 سبتمبر 2012.
انتقل إلى ^GG quot ؛ يختبر الباحثون نظام طاقة جديدًا للسفر عبر الفضاء" ؛.
لمزيد من الأسئلة والعينة والاستفسار عن الإنتاج ، يرجى الاتصال بنا:
الصين الصانع المهنية مصنع عناصر التدفئة الكهربائية المورد
المنتجات الرئيسية: سخان تذويب ، عنصر تسخين تذويب ، أنبوب تسخين ، سخان أنبوبي ، أنبوب تسخين تذويب ، وسادة تدفئة ، شريط تسخين ، سخان شريط ، حزام تسخين ، سلك تسخين ، كابل تسخين ، سخان ميكا ، أنبوب تسخين ، سخان مطاط سيليكون ، سخان PTC ، سخان السيراميك ، لوحة الضغط الحراري ، سخان الغلاية ، سخان أنبوب زجاجي ، عنصر تسخين بالأشعة تحت الحمراء البعيدة ، لوح تسخين من الألومنيوم ، سخان رقائق الألومنيوم ، سخان أنبوب الألومنيوم إلخ ...
إضافة: رقم 16 ، الطريق 3 ، منطقة صناعة Sanjiang ، Shengzhou ، Zhejiang ، الصين
الاتصال: إريك شيه
بريد الالكتروني:sale@benoelectric.com
الغوغاء: +8615988295936
سكايب:ericxie123@outlook.com
Wechat&أمبير ؛ Whatsapp: +8615988295936
الموقع: www.benoindustry.com
