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Heat Pipes (Wärmerohre)

晨怡热管 2008-12-15 22:57:19

Die Bilder und die Informationen stammen von [HIER]. Da die Infos so detailliert und fachlich versiert schienen habe ich auf eine Zusammenfassung verzichtet und den Text gleich GERIPPT, und nur leicht verändert, der Informationsgehalt blieb aber unangetastet!

Nun zu den Heat Pipes:

Eine Heat Pipe besteht aus einem vakuumdicht verschlossenen Rohr, dessen Innenwand mit einer Kapillarstruktur (einem Docht), bedeckt ist . Die Kapillarstruktur ist mit einem flüssigen Wärmetransportmittel (im folgenden als "arbeitende" Flüssigkeit bezeichnet) gesättigt.

Schematische Abbildung:

Wird eine Stelle des Wärmerohres (Heizzone, siehe Abbildung 2) Energie zugeführt, so verdampft dort die "arbeitende" Flüssigkeit aus der Kapillarstruktur. Der Dampf strömt in Richtung des Temperaturgefälles und kondensiert überall dort unter Abgabe der Verdampfungswärme, wo Energie abgeführt wird (Kaltzone). Ist durch die Wahl des Kapillarstrukturmaterials und seine Oberflächenbearbeitung dafür gesorgt, dass es von dem Wärmeübertragungsmedium benetzt wird, dann wird das Kondensat von der Kapillarstruktur aufgesaugt und fließt zum Verdampfer zurück.

Schematische Abbildung:

Im Gegensatz zum natürlichen Umlauf, bei dem Gravitationsfeld nach Betrag und Richtung vorgegeben ist, lassen sich beim Wärmerohr durch Wahl geometrischer Parameter die Kapillarkraft den Erfordernissen anpassen. Bei geeigneter Dimensionierung ist es möglich, auch gegen die Schwerkraft zu arbeiten.

Dem Energietransport im Wärmerohr sind fünf Grenzen gesetzt [6]:
1. Der Druckabfall im Dampf und in der Flüssigkeit übersteigt die maximal mögliche Kapillardruckdifferenz.
2. Die Energiezufuhr in der Heizzone übersteigt eine kritische Wärmestromdichte.
3. Die Dampfgeschwindigkeit erreicht am Ende der Heizzone die Schallgeschwindigkeit.
4. Die Dampfströmung reißt Flüssigkeitströpfchen aus der Kapillarstruktur und unterbricht den Flüssigkeitstransport.
5. Der Wand- oder Kapillarstrukturwerkstoff löst sich im Transportmittel und verstopft beim Verdampfen des reinen Transportsmittels die Kapillaren der Heizzone.

Wird eine dieser Grenzen erreicht, so führt dies zum Austrocknen der Kapillarstruktur in der Heizzone und damit zur Zerstörung der Rohrwand.

Physikalische Grundlagen:

Die Transporteigenschaften eines Wärmerohres lassen sich in einer linearen Näherung mit wenigen elementaren physikalischen Gesetzen berechnen [1, 2, 6]. Es werden kleine Temperatur- und Druckgradienten längs des Wärmerohres vorausgesetzt, so dass der Dampf als inkompressibel (d. h. keine Verringerung des Volumens unter dem Einfluss eines Druckes) und die Stoffwerte der "arbeitenden" Flüssigkeit (Oberflächenspannung, Verdampfungswärme, kinematische Zähigkeit in Flüssigkeits- und Dampfphase) als temperaturunabhängig anzusehen sind.

Wer noch nähere und genauere Informationen will kann ja auf dessen [Quelle] nachlesen!

Brücken auf der CPU zu schließen oder zu öffnen, um Spannungen und Multiplikatoren zu regeln!

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