Was ist eine Heatpipe?

Nach einer genaueren Definition sollte ein Wärmerohr als „geschlossenes zweiphasiges Wärmeübertragungssystem“ bezeichnet werden, d. h. innerhalb eines geschlossenen Systems wird die Wärmeübertragung durch Phasenwechsel der Flüssigkeit (Flüssigkeit wird zu Dampfphase oder Dampfphase zu flüssiger Phase) ermöglicht. Wie wir alle wissen, nimmt ein Medium Wärme auf, wenn es von der Flüssigkeit in die Dampfphase übergeht (Wasser verdampft oder kocht), und wenn das Medium von der Dampfphase in die flüssige Phase übergeht (z. B. Dampfkondensation), gibt es Wärme ab. Wenn diese beiden Prozesse geschickt kombiniert und in einem geschlossenen Behälter untergebracht werden, bilden sie fortschrittliche Wärmerohr-Wärmeübertragungskomponenten.

Die typische Struktur eines Wärmerohrs. Ein zylindrischer Behälter, dessen Innenseite mit einem porösen Material ausgekleidet ist. Der innere Behälter wird bis zu einem gewissen Grad an Vakuum evakuiert, und dann wird ein Flüssigkeitsvolumen (Medium) injiziert und der Behälter wird versiegelt. So kann ein Wärmerohr entstehen.

Was ist das Hauptprinzip einer Heatpipe?

Typischer Aufbau und Funktionsprinzip eines Wärmerohrs: Wenn ein Ende des Wärmerohrs beheizt und das andere gekühlt wird, oder indem die beiden durch einen Zwischentrenner aus Isoliermaterial getrennt werden, beginnt der zweiphasige Wärmeübertragungsprozess im Inneren des Wärmerohrs. Im Heizabschnitt kocht oder verdampft das Medium und absorbiert die latente Verdampfungswärme von der Flüssigkeit in den Dampf. Unter einem bestimmten Druck erzeugter Dampf im inneren Rohr bewirkt, dass der Dampf im Kühlabschnitt strömt und dort zu Flüssigkeit kondensiert. Dabei wird die latente Verdampfungswärme freigesetzt und durch die Außenwand der Kältequelle strömt. Durch die Kapillarkraft setzt sich die kondensierte Flüssigkeit an der Innenwand des porösen Materials fest, das durch die Erwärmung des Rückflussabschnitts entsteht. Der endotherme Prozess der Verdampfung beginnt erneut. Auf diese Weise wird das Medium durch das Rohr zu einem kontinuierlichen Phasenmedium und die kontinuierliche Wärmeübertragung wird abgeschlossen.

Wenn das Wärmerohr auf dem Boden angebracht wird, kann die Schwerkraft dabei helfen, dass das Kondensat zurückfließt. Dann kann es nicht in das Rohr gelangen. Solange das Wärmerohr geneigt oder vertikal positioniert ist, kann sich der Heizabschnitt unten und der Kühlabschnitt oben befinden. Ein solches Wärmerohr wird als Schwerkraft- oder Schwerkraft-unterstütztes Wärmerohr bezeichnet. Der unten beschriebene Wärmerohr-Wärmetauscher wird in der überwiegenden Mehrheit der Schwerkraft-Wärmerohre verwendet. 

Wärmerohre sind bekannte Geräte, die gewöhnliche feste Komponenten verwenden, um Wärme von einer Quelle zu einem Ziel zu transportieren. Wärmerohre bestehen typischerweise aus einem geschlossenen Hohlraum oder Raum, der teilweise mit einer Substanz oder einem Wärmeaustauschmedium (einer Arbeitsflüssigkeit) gefüllt ist, das am kühleren Ende des Wärmerohrs (Kühlkörperbereich) eine Flüssigkeit und am wärmeren Ende (Wärmequellenbereich) des Wärmerohrs ein Gas ist.

Wärmeleitung