هیت پایپ یا لوله های ناقل حرارت

 

   هیت پایپ وسیله ای برای منتقل کردن و یا دفع حرارت می باشد که از دو روش زیر بهره می برد:

  1. انتقال حرارت رسانشی
  2. تغییر فاز

هیت پایپ یا لوله ناقل حرارت

   شکل(1). هیت پایپ

 

در سطح گرم لوله، مایع درون لوله از طریق رسانش گرمایی با سطح لوله گرمای بیرون را جذب می کند. با جذب گرما، سیال درون لوله تغییر فاز می دهد و به بخار تبدیل می شود. بخار، در طول لوله حرکت کرده و به قسمت سرد لوله می رسد.در این سر لوله، پس از دفع حرارت گاز دوباره تغییر فاز می دهد و به مایع تبدیل می شود.

هیت پایپ یا لوله ناقل حرارت

شکل(2)

برگشت سیال به نقطه ابتدایی به دو روش انجام می شود:

  1. Capillary action: جریان خزشی که در لوله هایی با قطر کوچک به صورت طبیعی در شعاع لوله اتفاق می افتد. دراین روش نیازی به نیروی خارجی نمی باشد.
  2. Centrifugal force: نیروی گریز از مرکز در این روش نیازمند به نیروی خارجی برای برگشت سیال به مکان اولیه می باشد.

 

   ضریب رسانش مؤثر با توجه به طول این لوله ها، می تواند مقادیر مختلفی داشته باشد. این مقدار به 100000(w/m.k) نیز می رسد، در حالی که ضریب هدایت رسانشی برای مس 400 (w/m.k) می باشد.

لوله های ناقل حرارت لوله هایی هستند(معمولا از جنس مس) که می توانند مقدار زیادی حرارت را به سرعت از نقطه ای به نقطه دیگری منتقل کنند و به طور معمول به عنوان مسیری برای انتقال حرارت از هسته قطعات به سطح های دفع حرارت نظیر رادیاتور ها و حرارت گیرها مورد استفاده قرار می گیرند.

این لوله ها معمولا توخالی است و توسط پودر(مس) و یا مایعاتی که رسانایی حرارتی بالایی دارند پُر و بسته شده اند.

یکی از کاربردهای روزافزون لوله های ناقل حرارت در سیستم های خنک سازی نوت بوک ها،مادربرد ها ، کارت های گرافیک و پردازنده ها است و دلیل استفاده از آن را می توان چنین بیان کرد:

  • انتقال سریع حرارت از هسته به رادیاتور یا حرارتگیر
  • ایجاد تماس آسان تر هسته با رادیاتور یا حرارتگیر
  • فاصله میان رادیاتور و منبع حرارت که توسط لوله ایجاد میشود باعث خنک سازی بهتر رادیاتور میگردد
  • نصب حرارت گیر با فاصله از قطعات به منظور عدم تداخل حرارت گیر با سایر قطعات روی برد

با این حال لوله های ناقل حرارت ارزان،سبک و موثر هستند.

هیت پایپ یا لوله ناقل حرارت

شکل(3). کاربرد هیت پایپ در برد های الکتریکی

 

   با توجه به اینکه این لوله ها متحرک نبوده و اجزای مکانیکی هم ندارند، نیازی به نگهداری خاصی نداشته و در استفاده معمول هیچ آسیبی نمی بینند. اگر لوله به درستی طراحی شده باشد مایع داخل آن فشاری حدود 1 اتمسفر داشته و این بدان معنا خواهد بود که خطر نشت آن تقریبا  نزدیک به صفر است.

نکته‌ای که باید به آن توجه کرد این است که بیشترین میزان کارایی Heat pipe در دمای خاصی انجام‌پذیر است. اگر دما پایین باشد، تغییر فاز رخ نمی‌دهد و اگر دما بسیار بالا برود تمام ماده درون لوله به گاز تبدیل شده و تنها بدنه لوله عمل انتقال حرارت را انجام می‌دهد که در این حالت کارایی به 1/80 حالت عادی تقلیل مي‌يابد (البته احتمال رخ دادن این حالت در کامپیوترها بسیار کم است.)

اطلاعات تکميلي

  • حوزه کاربرد: انتقال حرارت در قطعات کامپیوتری