آموزش الکترونیک

هیت پایپ چیست؟ معرفی کامل لوله حرارتی

هرچه دستگاه های الکترونیکی قدرت بیشتری می گیرند ، به تکنیک های پیشرفته مدیریت حرارتی بیشتر نیازمند میشوند. دستگاههایی که بیش از حد گرما تولید می کنند ، به دلیل مقاومت بالا یا بار زیاد ، نیاز به مدیریت حرارت دارند. شما معمولاً مدیریت حرارت پیشرفته را در دستگاه های زیر دیده اید:

  • پردازنده های مدرن
  • – GPU / کارت گرافیک
  • TPU ها
  • سایر دستگاه های پردازش تخصصی

این دستگاه ها هنگام کار مقدار زیادی گرما ایجاد می کنند. بزار های پیشرفته مدیریت حرارت مانند لوله های حرارتی ، در برنامه هایی با پردازش بالا مانند هوش مصنوعی ، وسایل نقلیه خودران و رایانه های شخصی رده بالا به امری عادی تبدیل می شوند. پیشنهاد میشود ابتدا مقاله هیت سینک چیست را بخوانید.

هیت پایپ چیست؟

لوله حرارتی (هیت پایپ Heat Pipe) یک روش پیشرفته مدیریت حرارت است که از ویژگی های چرخه خنک سازی در یک محیط کوچک برای کمک به انتقال حرارت از منبع گرما به بیرون استفاده می کند. ما اصول اولیه لوله های حرارتی ، ساخت لوله های حرارتی و موارد استفاده از لوله های حرارتی را بررسی خواهیم کرد.

همانطور که از نامش پیداست ، یک لوله گرمایی یک جزء استوانه ای است که گرما را از سیستم دور می کند. نحوه کار یک هیت پایپ به شکل زیر است:

برای یادگیری آردوینو (برنامه نویسی، ساخت ربات، ارتباط با اندروید) روی دوره آموزش آردوینو کلیک کنید.
برای یادگیری کامل الکترونیک روی دوره آموزش الکترونیک کلیک کنید.
  1. جوشاندن مایع
  2. انتقال گاز
  3. متراکم کردن گاز برای تبدیل شدن به مایع
  4. انتقال مایع به منبع گرما
  5. تکرار

با توجه به دو تغییر فاز مایع در حین کار ، لوله گرما در جذب، انتقال و دفع مقدار انرژی فوق العاده کارآمد است. در لوله های گرمایی معمولاً از آب یا الکل به عنوان مایع کار استفاده می شود.

نحوه کار لوله های حرارتی هیت پایپ

چرخه کار لوله حرارتی

در “چرخه” لوله گرمایی چهار مرحله وجود دارد.

  1. جذب گرما: وقتی گرما به لوله حرارتی وارد می شود ، مایع تبخیر می شود. این تغییر فاز در جذب سریع انرژی بسیار کارآمد است و از خواص طبیعی سیال در حال کار استفاده می کند. بسته به فشاری که در آن سیستم تنظیم شده است ، مایع در دمای خاصی می جوشد. فشارهای کم باعث ایجاد نقاط جوش در دمای پایین می شوند ، در حالی که لوله های حرارتی تحت فشار نقاط جوش را با دمای بالا ایجاد می کنند.
  2. حرکت گرما: هنگامی که مایع به بخار تبدیل می شود ، انتشار به سرعت مایع گازی را به منطقه ای با چگالی کم منتقل می کند. این حرکت سریع است و به طور طبیعی و بدون هیچ گونه ورودی اضافی رخ می دهد.
  3. آزاد سازی گرما: وقتی بخار با دما بالا به انتهای لوله حرارتی می رسد ، یک محیط خنک کننده مانند یک مخزن گرما ، فن یا مایع خنک کننده خارجی انرژی را از لوله ها دور می کند. این انرژی آزاد شده بخار را برای تبدیل به یک فاز مایع متراکم می کند ، که باز هم یک روش بسیار موثر برای انتقال انرژی از طریق مایع است.
  4. حرکت خنک کننده: مایع متراکم شده (که می توانیم آن را محیط خنک کننده بدانیم) توسط مواد جذب می شود. از طریق جاذبه ، عمل مویرگی یا نیروی گریز از مرکز ، مایع به قسمت گرمایش لوله گرما باز می گردد ، بنابراین چرخه کامل می شود.

فرایند ساخت لوله های حرارتی

اجزای اصلی عملیاتی در طراحی لوله های حرارتی، پوسته ای تنظیم شده و مهر و موم شده است که حاوی محیطی از فتیله ، فضای باز و مایع است.

فرایند ساخت لوله های حرارتی

پوسته لوله حرارتی از ماده ای با هدایت حرارتی بالا مانند مس ساخته شده است. هنگامی که سیستم گرما را به پوسته خارجی لوله گرما وارد می کند ، گرما به مواد داخلی منتقل می شود. این ماده دارای سطح بالایی بوده و همچنین از نظر حرارتی رسانا است و به این وسیله می تواند انرژی گرمایی را به طور موثر در محیط مایع تخلیه کند. این فرآیند یک محیط جوش موثر ایجاد می کند.

فناوری لوله های حرارتی به طور مداوم محدودیت فرآیندهای تولید را تحت فشار قرار می دهد. لوله های حرارتی مدرن حتی ممکن است شبیه شکل “لوله” نباشند و در عوض ممکن است کانالهای مسطحی باشند. همانطور که در تصویر بالا نشان داده شده است گرما را به مناطق بزرگ برای خنک سازی اجباری یا غیرفعال منتقل می کنند. این تنظیمات لوله های حرارتی را می توان اتاق بخار نیز نامید. محفظه بخار مقدار زیادی از این انرژی را جذب می کند و آن را به گرماگیرهای بالای مجموعه منتقل می کند ، همه اینها سطح بسیار بیشتری را برای انتقال گرما از سیستم ایجاد می کنند.

هیت پایپ برای خنک کننده الکترونیکی

شما می توانید لوله های حرارتی را در رایانه های شخصی پیشرفته پیدا کنید ، اما آنها از 1990 در برنامه های با پردازش بالا مانند ابررایانه های هوش مصنوعی نیز استفاده میشوند. مجموعه های خنک کننده لوله های گرمایی معمولاً با کنسول های رایانه ای مخصوص بازی در ارتباط هستند ، زیرا پردازنده ها و پردازنده های گرافیکی آنها مرزهای سیلیکونی مدرن را تحت فشار قرار می دهند. این دستگاه های خنک کننده تقریباً همیشه در کنار سینک های حرارتی و سیستم های هوای اجباری مانند فن ها مورد استفاده قرار می گیرند.

صنعت در حال ظهور دیگر که به قدرت پردازش بالا و در نتیجه خنک سازی نیاز دارد هوش مصنوعی و شبکه عصبی است. این برنامه ها اغلب به محاسبات سفارشی و راهکارهای مدیریت حرارتی سفارشی نیاز دارند که از فناوری مجهز به لوله های گرمایی استفاده می کنند

هیت پایپ ها در کاربرد های زیر نیز استفاده می شود:

  • خنک کننده LED
  • کاربردهای حرارتی – خورشیدی
  • برنامه های محافظت در برابر حرارت
  • بازیابی گرمای تهویه
  • گرمایش فضاپیماها
  • برداشت انرژی

همچنین اگر در مورد این مطلب سوالی داشتید در انتهای صفحه در قسمت نظرات بپرسید

برای مشاهده توضیحات روی دوره مورد نظر کلیک کنید.

برای دریافت مطالب جدید در کانال تلگرام یا پیج اینستاگرام آیرنکس عضو شوید.

تصویر از محمد رحیمی

محمد رحیمی

محمد رحیمی هستم. سعی میکنم در آیرنکس مطالب مفید را قرار دهم. (در خصوص سوال در مورد این مطلب از قسمت نظرات همین مطلب اقدام کنید) سعی میکنم تمام نظرات را پاسخ دهم.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *