ヒートパイプ設計の基礎知識

ヒートパイプ設計における考慮事項

ヒートパイプは、当社の一般的なラップトップや携帯電話を含む現在の放熱設計で広く使用されています。ヒートパイプの設計では、以下の要因を考慮する必要があります。

ヒートパイプQmaxまたは熱源.

作業温度:

銅材料。

作動流体.

ウィック構造。

ヒートパイプの長さと直径。

熱接触面積。

コンデンサー接触領域。

重力方向。

ヒートパイプの曲げと平坦度の影響。

ヒートパイプの構築に使用できる材料は何ですか?

     ヒートパイプは、主に金属シームレス鋼管であり、銅、アルミニウム、炭素鋼、ステンレス鋼、合金鋼など、さまざまなニーズに応じて異なる材料を使用することができますパイプは、楕円形、正方形、長方形、平らな、波形のパイプなどの標準の円形または特殊な形状にすることができます。パイプの直径は2mmから200mm以上の範囲です。長さは数ミリメートルから100メートル以上の範囲にすることができます。銅とアルミニウムは、ほとんどの設計ソリューションで原材料として主に使用されています。非鉄金属は、主に作動流体との適合性の要件を満たすためにパイプとして使用されます。

ウィック構造とは何ですか?ヒートパイプの性能にどのような影響を与えますか?

溝構造:キャピラリー制限は最も低いが、凝縮器が蒸発器の上に位置する場合の効果が最も良い。

メッシュ構造:最も均一な綿のコアを有し、その作業原理は、コンデンサーの上に位置する蒸発器である。

焼結構造:重力の方向に性能が最適です。焼結粉末金属コアは金属を介してパイプ壁に結合されるため、パイプ壁からコアへの熱伝導、またはその逆は4つの共通コアの中で最も優れた熱です。

ヒートパイプの長さと直径は性能にどのような影響を与えますか?

コンデンサと蒸発器の蒸気圧差によって、コンデンサとエバポレーターの間の蒸気の伝搬速度が決まります。また、ヒートパイプの直径と長さは蒸気の伝達速度に影響を与えるため、ヒートパイプの設計に考慮する必要があります。

方向はヒートパイプの性能にどのような影響を与えますか?

   高い毛細管の限界を有する構造は重力を克服し、凝縮器から蒸発器に多くの作動流体を移すことができる。しかし、前述したように、最も高いキャピラリー限界を有する焼結粉末金属コア熱吸収剤は、重力支援条件下で最もよく働き(蒸発器は凝縮器の上にある)、ヒートパイプ性能への重力配向に関する下の写真を参照してください。

ヒートパイプの曲げは、パフォーマンスにどのような影響を与えますか?

  ヒートパイプがきつく曲がりすぎている場合、芯が割れたり(粉体金属焼結)、折り畳み(金網)が発生したりすることがあります。そのため、ヒートパイプの曲げは、伝えることができる熱を低減する可能性がある。実験結果は、曲げ半径がヒートパイプ径の3倍以上である場合、曲げが明らかに性能に影響を与えないことを示しています。

平坦化はヒートパイプの性能にどのような影響を与えますか?

  ヒートパイプを平らにすると、ヒートパイプの厚さが減少します。そのため、ヒートパイプの過度の平坦化は、伝えることができる熱を減少させ、蒸気の通過を完全に遮断することさえある。実験結果は、適切な平坦化はパフォーマンスに影響を与えないが、過度の平坦化はパフォーマンスに影響を与える。平坦化後の蒸気チャネルの厚さが2mmを超える場合、円形パイプと比べて性能が低下しません。

ヒートパイプの動作温度は性能にどのような影響を与えますか?

ヒートパイプの動作温度はヒートパイプの性能に影響します。温度が高いほど、ある程度のパフォーマンスが向上します。これは、より高い温度で作業流体の粘度が低いため、より多くの作業流体が蒸発器からコンデンサーを通ってオイルコアに流れ込む可能性があります。より高い温度では、作動流体はまた、ガス状の状態に、より揮発性になることができます。

ヒートパイプは信頼できますか?

ヒートパイプには可動部品がなく、信頼性も非常に高い。ただし、ヒートパイプの設計と製造には注意が必要です。2つの製造要因がヒートパイプの信頼性を低下させます:密閉性と清浄度。ヒートパイプの漏れは、最終的にヒートパイプが故障する原因となります。また、外部要因によっては、落下、振動、力衝撃、熱衝撃、腐食環境など、ヒートパイプの寿命を短くすることもあります。