7 nejčastějších mýtů o tepelných trubicích

Jak se elektronická zařízení neustále vyvíjejí, vyžadují více funkcí a vyšší spolehlivost, nadměrné teplo zůstává významnou překážkou pro vývoj výkonnějších aplikací nové generace a převratných inovací. V každém odvětví, zejména v oblasti mobilních zařízení, lékařství, telekomunikací a internetu věcí (IoT), je úkolem vytvořit nové produkty a systémy, které jsou kompaktní, multifunkční a schopné zvládat vysokou tepelnou zátěž s vysokou spolehlivostí. Inženýři čelí výzvě efektivního zacházení s teplem, protože spotřebitelé požadují menší, tenčí a výkonnější zařízení s dalšími možnostmi, funkcemi a schopnostmi.

Dvoufázové chlazení se rychle vyvíjí a získává na popularitě při řešení těchto problémů. Zejména tepelné trubice se ukázaly jako vysoce účinné při dosahování rychlejšího chlazení, nižší hmotnosti, zvýšené spolehlivosti a delší životnosti. Jejich nejvýznamnější výhoda však spočívá v jejich konstrukční flexibilitě, bezproblémové integraci do tepelných systémů pro výrazné zvýšení účinnosti chlazení a kapacity.

Přehled:

Komponenty tepelných trubic kombinují vyzrálý a spolehlivý pasivní dvoufázový přenos tepla s různými dalšími technologiemi tepelného managementu, aby vytvořily efektivní a odolná řešení chlazení. S více než padesáti lety inovací a výrobních zkušeností v oblasti tepelných trubic je společnost Boyd dobře vybavena k navrhování a výrobě účinných a odolných chladicích řešení, která mohou fungovat i v těch nejnáročnějších podmínkách prostředí.

Výsuvné měděné stěny a jádra lze ohýbat nebo zplošťovat, aby vyhovovaly tepelným a geometrickým požadavkům aplikací. Tuto flexibilitu lze využít ke zmenšení celkové velikosti, zvýšení povrchového kontaktu nebo uspořádání tepelných trubic kolem instalovaného hardwaru. Tepelné trubice mohou být zabudovány do jiných technologií pro urychlení odvodu tepla nebo využít tepelné trubice v systému k přenosu tepla ze zdroje tepla do bezpečného místa pro odvod tepla.

 

Mylná představa 1:Pokud se tepelná trubice rozbije, vyteče kapalina na mé elektronické zařízení.

Pravda:Tepelné trubky se zlomí jen zřídka, pokud vůbec. V extrémně nepravděpodobných scénářích může minimální množství kapaliny v potrubí nasytit jeho jádro, ale nemůže odkapávat nebo unikat na vaše elektronické zařízení. Tepelné trubice jsou ze své podstaty robustní a fungují jako čistě pasivní systém bez pohyblivých částí, které by se mohly časem opotřebovat. Chcete-li „zlomit“ dobře vyrobenou tepelnou trubici, museli byste ji rozříznout nebo ji vystavit nadměrnému ohýbání nebo přehýbání. Tepelné trubice se plní ve vakuu, což zajišťuje, že objem tekutiny v trubce zůstává ve formě páry, což zabraňuje jakémukoli odkapávání.

Díky jejich odolnosti, vyšší spolehlivosti a těsnosti jsou tepelné trubice ideálním řešením pro letectví, medicínu, spotřební elektroniku, vysoce výkonné aplikace vyžadující vysokou spolehlivost a trhy, kde by úniky z tradičních kapalných roztoků mohly mít katastrofální následky.

 

Mylná představa 2:Tepelné trubky jsou těžké.

Pravda:Tepelné trubky mohou více snížit hmotnost, než přidat komponentům.

Zatímco tepelné trubice jsou obvykle vyrobeny z mědi (poměrně těžký materiál), někteří se mylně domnívají, že integrace tepelných trubic zvýší hmotnost jejich řešení. Navzdory tomu, že jsou tepelné trubice vyrobeny z mědi, jsou duté, což snižuje hmotnost řešení a zároveň různými způsoby zvyšuje tepelný výkon. Tepelné trubky se běžně používají k přenosu tepla do oblastí, které jsou chladnější, vzdálenější a otevřenější, kde lze lépe využít proudění vzduchu a prostor. To umožňuje přidání ventilátorů a lehkých konstrukcí žeber v těchto prostorech, což snižuje celkovou velikost a hmotnost chladicího řešení.

Dalším běžným příkladem je nahrazení tradičních měděných chladičů nebo větších chladičů hliníkovou základnou s tepelnými trubicemi. Vysoká účinnost odvodu tepla tepelnými trubicemi rovnoměrně a rychle distribuuje teplo přes celý chladič, čímž zlepšuje účinnost, snižuje velikost chladiče a požadavky na materiál, což v konečném důsledku snižuje celkovou hmotnost a náklady na řešení.

 

Mylná představa 3:Tepelné trubky lze použít pouze s výparníky a kondenzátory na obou koncích.

Pravda:Tepelné trubky fungují po celé své délce, bez ohledu na jejich polohu na trubce; důsledně přenášejí teplo z teplejších oblastí do chladnějších.

Tepelné trubice jsou obvykle navrženy jako komponenty tepelného managementu, které přenášejí teplo ze zdroje tepla na jednom konci na druhý pro bezpečné a efektivní rozptýlení. I když je toto použití běžné, není to jediný způsob, jak použít tepelné trubice.

Knotová struktura tepelných trubic jim umožňuje pracovat v jakémkoli směru, často po celé délce trubky. Teplo ze své podstaty přechází z tepla do chladu a tepelné trubice nejsou výjimkou. Bez ohledu na to, kde je teplo umístěno podél potrubí, bude vždy proudit ze zdroje tepla směrem ke kondenzačnímu bodu a pak zpět přes jádro. To zvyšuje flexibilitu návrhu a možnosti použití tepelných trubic, což umožňuje inovativnější a nákladově efektivnější tepelné řízení. Jednou z takových aplikací je zapouzdření tepelných trubic pro šíření tepla namísto přenosu tepla. Když jsou tepelné trubice zapuštěny ve spodní části chladiče, teplo se rozvádí po celé délce tepelné trubice, spíše než kondenzuje v pevné oblasti. Například integrace tepelných trubic do vzduchem chlazených chladičů pro rozšíření výkonu s vysokým výkonem a snížení potřeby kapalných systémů při chlazení vysoce výkonných IGBT.

 

Mylná představa 4:Tepelné trubice mohou šířit teplo pouze v přímce. Pokud chci teplo rozprostřít po celé základně, potřebuji rozvaděč tepla.

Pravda:Tepelné trubky lze ohýbat, chovají se podobně jako rozvaděče tepla, ale mají integrovanější strukturu.

Když byly tepelné trubice zpočátku představeny a integrovány s jinými technologiemi, byly zasazeny do přímých linií. Pro dosažení rovnoměrnějšího odvodu tepla použili inženýři rozvaděče tepla. Zatímco rozvaděče tepla mohou účinně dosáhnout rovnoměrného šíření tepla, přicházejí s vlastní sadou konstrukčních výzev, které nemusí být vhodné pro každou aplikaci.

Ačkoli tepelné trubice přenášejí teplo pouze podél své osy, lze osu ohnout nebo použít s více tepelnými trubicemi, aby účinně fungovaly jako mechanismus rovinné difúze podobný rozvaděči tepla. Tepelné trubky jsou cenově výhodnější, konstrukčně robustnější a mohou být navrženy tak, aby napodobovaly funkci a výkon rozváděče tepla. Pokud jsou tepelné trubice správně zasazeny, mohou odolat značné montážní síle v aplikacích, kde by parní komora mohla být příliš křehká.

 

Mylná představa 5:Tepelné trubky musí být velmi horké, aby fungovaly.

Pravda:Technologie výroby umožňuje funkci heatpipe i při malém teplotním rozdílu.

Vzhledem k tomu, že funkce tepelných trubic závisí na vypařování a kondenzaci, existuje obecná mylná představa, že musí existovat velký teplotní rozdíl nebo vysoká teplota, aby byly tepelné trubice prospěšné. Protože jsou však tepelné trubice před utěsněním naplněny vakuem, tekutina v nich existuje současně v kapalném stavu a ve formě páry v bodě nasycení. To je podobné varu kapaliny při nižších teplotách za sníženého tlaku, například ve vyšších nadmořských výškách a nižších tlacích. Molekuly vyžadují méně tepla, aby byly dostatečně vybuzeny, aby se změnily z kapaliny na páru. Proto teplota zdroje tepla nemusí dosáhnout standardního bodu varu při pokojové teplotě, aby se spustila změna fáze. Ve skutečnosti stačí pouze několik stupňů rozdílu mezi "horkými" a "studenými" oblastmi tepelné trubice, aby fungovala. To je jedna z primárních výhod použití tepelných trubic, protože může minimalizovat tepelný odpor řešení.

 

Mylná představa 6:Tepelné trubice nelze používat v mrazu.

Pravda:Tepelné trubky mohou být vyvinuty pro provoz v extrémně drsných podmínkách, jako je mrazivá prostředí.

Provozní režim tepelných trubic v podmínkách prostředí závisí na materiálech a provedení. Zatímco měď/voda je nejoblíbenější kombinací, pro specifické požadavky lze použít i jiné materiály. Kapaliny, jako je čpavek, metanol a aceton, lze kombinovat s kompatibilními kovy a vytvořit tepelné trubice, které fungují při teplotách hluboko pod -60 stupňů.

Mylná představa 7:Tepelné trubky jsou drahé.

Pravda:Přidání tepelných trubic může snížit celkové náklady na řešení.

Tažnost mědi umožňuje ekonomickou výrobu, spolehlivé těsnění a snadné ohýbání a lisování do specifických geometrických tvarů. Společnost Boyd zdokonalila výrobní procesy a technologii návrhu tepelných trubek, aby mohla vyrábět cenově výhodné vysoce výkonné tepelné trubice z mědi/vody. Tepelné trubice umožňují inženýrům používat hliníkové a zapuštěné tepelné trubice v aplikacích vyžadujících měděné žebrované základny, což snižuje náklady. Mohou také eliminovat potřebu ventilátorů nebo jiných komponent, což šetří peníze a hmotnost.

Závěrem lze říci, že tepelné trubice jsou všestranné a velmi přínosné v tepelném managementu, čímž vyvracejí různé mylné představy. Tyto mylné představy často pramení z nepochopení schopností a aplikací této technologie. Díky schopnosti zvýšit účinnost chlazení, snížit hmotnost a fungovat v různých podmínkách představují tepelné trubice spolehlivé a nákladově efektivní řešení v neustále se vyvíjejícím prostředí elektronických a vysoce výkonných aplikací.