Охлаждане

Как работят топлопроводите и каква е ползата от тях?

Written by Редактор

През последните няколко години станахме свидетели на изключително широкото приложение на технологията на топлопроводите (heatpipes). Идеята, стояща зад тях, всъщност е свръхбързото пренасяне на топлинната енергия, отделена от процесора. Топлопроводите са способни да пренесат огромни количества топлина дори между точки, имащи съвсем малка разлика в температурните си нива. Какъв обаче е техният принцип на действие и има ли наистина реална полза от тях?


За да си отговорим на тези въпроси, трябва да разгледаме какво точно представляват топлопроводите. На практика това e куха метална тръба, запълнена с работен флуид, както и с пресован на прах материал, служещ като трансферен път. Работният флуид може да представлява вода, етанол, амоняк или дори живак, чиято цел е именно пренасянето на топлинната енергия. При изработката на топлопровода в него се поставя малко количество работен флуид, а останалото пространство се запълва с наситени негови пари. Освен него, в топлопровода се слага и пресованият под формата на фитил материал, като обикновено се използва метал на прах. В крайна сметка готовият продукт представлява херметично затворена метална тръба, в деликатен баланс между двете агрегатни състояния на работния флуид. Каква е идеята?


Принципът


Както е известно, при своето изпарение, течностите отнемат топлина от повърхността, от която се изпаряват. При поставянето на топлопровода в състояние на топлинен дисбаланс крайният ефект е промяна в състоянието на флуида вътре в него. Ако в единия му край имаме повишаване на температурата, там работната течност ще се изпарява, отнемайки от топлинната енергия. След изпарението си тя ще се движи към мястото, където налягането е най-ниско – това е по-студеният край на топлопровода. Достигайки там (процесът отнема много малка част от секундата), течността отдава топлината си, кондензирайки по вътрешната повърхност на топлопровода. Преминавайки от газообразно в течно агрегатно състояние, тя трябва да се транспортира обратно към горещата част на топлопровода.



Тази задача се изпълнява от порьозния материал, поставен вътре в него. Понеже представлява фитил, пресован от метален прах, той е съставен от изключително много на брой капиляри. Тук транспортирането се дължи именно на капилярния ефект, който представлява способността на порьозните материали да пренасят флуиди против посоката на гравитацията. В допълнение, вътрешната повърхност на топлопровода също е изработена по такъв начин, че да се осигурява капилярен ефект. Един характерен пример за този ефект е потапянето на част от лист хартия във вода, при което тя започва да се изкачва нагоре в него. Капилярният ефект в топлопроводите се използва за ефективен транспорт на флуида, независимо от положението и ориентацията му в пространството, т.е. не е необходимо той да е ориентиран вертикално. След транспортирането на работния флуид към горещата страна на топлопровода процесът на пренос на топлинната енергия се повтаря, осигурявайки по този начин адекватно охлаждане.


Ефектът


Може би ще прозвучи изненадващо, но способността на топлопроводите да отвеждат топлинната енергия на практика надхвърля тази на чистата мед. При повечето модели охладители те се използват за компенсиране на неспособността на ребрата на радиатора да изнесат топлинната енергия максимално пълноценно. Често крайната точка на ребрата, която е най-близо до вентилатора, всъщност е и най-студена. Използването на топлопроводи може да компенсира този недостатък. Ето защо комбинацията между тях заедно с добре разработения дизайн на охладителя е способна понякога дори да победи водно охлаждане.


Добрил Доков


About the author

Редактор

Leave a Comment