Rurki cieplne – nowoczesna technika intensyfikacji odbioru ciepła, zasada działania i najnowsze trendy techniczne

• Autorzy: Czajkowski C. , Pietrowicz S.

Identyfikatory

DOI

10.15199/8.2016.5.5

Warianty tytułu

EN

Heat pipes – modern technique in intensification of the heat removal, the principle of operation and the latest technical trends

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Wraz z rozwojem technologii urządzeń elektronicznych oraz ich rniniaturyzacji rośnie potrzeba efektywniejszego zarządzania generowanym ciepłem, a dokładnie układem jego odprowadzania. Jest to spowodowane głównie wzrostem mocy elektrycznej i w konsekwencji większymi przyrostami temperatur, które w krytycznej sytuacji mogą spowodować uszkodzenie urządzeń. Aby skutecznie zabezpieczyć urządzenia elektroniczne w nowoczesnych rozwiązaniach technicznych stosuje się układy odbioru ciepła. Powszechnie stosowane układy pasywnego odbioru ciepła oparte na wysokich współczynnikach przewodności cieplnej metali tj. radiatory, czeęsto wymagają znacznych powierzchni wymiany ciepła np. radiatorów. Wartość współczynnika przejmowania ciepła dla tego typu mzwiązania może dochodzić do 150 W/cm2K. Metody tzw. aktywnego odbioru ciepła polegają na zastosowaniu zewnętrznego układu, którego przykładem jest powszechnie znane ogniwo Peltiera.W artykule skupiono się na jednej z najbardziej efektywnych technik odbioru ciepła z powierzchni charakteryzujących się dużym strumieniem ciepła, którymi są tzw. rurki ciepła (ang. ,,heat pipes"), jest to pasywny sposób odbioru ciepła polegający na transporcie ciepła z obszaru charakteryzującego się wysoką wartością temperatur do obszaru o niższej temperaturze. Pasywne urządzenie oznacza, że do jego działania nie jest p-trzebna np. pompa obiegowa czy dodatkowe zasilanie, co upraszcza konstrukcję oraz minimalizuje koszty eksploatacyjne. Różnice ciśnień powstałe na skutek odparowania i skroplenia czynnika roboczego w odpowiednich sekcjach urządzenia jest motorem powodującym transport ciepła, zaś kluczem do uzyskania najwyższej efektywności są rozwiązania technologiczne tj. wykorzystywanie efektu grawitacji w termosyfonach, cićnienia kapilarnego w strukturze porowatej czy zjawisko przepływu dwufazowego w oscylacyjnych rurkach ciepła. Niniejsza praca jest analizą sposobu działania, wariantów konstrukcji oraz obszaru zastosowania rurek ciepła.

EN

With the development of electronic technology devices and their miniaturization, the need for efficient management of the generated heat is growing and specifically it's removal system. This is mainly due to the increase in electric power, and thus larger increments of temperatures, which in a critical situation may cause damage the equipment. To effectively protect electronic devices in modern technical solutions the heat removal systems can be applied. Commonly used systems, passive heat removal based on high coefficients of thermal conductivity of metals i.e. heat sinks, often require large heat exchange surfaces for example radiators. The values of heat transfer coefficient for this type of solution can be up to 150 W/cm2K. So-called active heat removal methods, involve the use of an external system where the example is a Peltier. The paper focuses on the one of the most effective techniques for receiving high amount of heat flux from the surface which are heat pipes. This is a passive method for transferring heat from an area characterized by a high value of the temperature to the lower temperature region. Passive device means that its operation not required e.g. the circulation pump or additional power supply which simplifies design and reduces operating costs. Pressure differences caused by evaporation and condensation of the working medium in the relevant sections of the device is the engine that causes heat transfer, and the key to achieve the highest efficiency are technological solutions ie. use of the effect of gravity in thermosiphons, capillary pressure in the porous structure or phenomenon two-phase flow in oscillating heat pipes. This work is an analysis of the mode of action, design variants and the area of application for heat pipe.

Słowa kluczowe

PL

rurka ciepła; pulsacyjna rurka ciepła; transport ciepła efektywny

EN

heat pipe; pulsating/oscillating heat pipe; effective heat transfer

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Chłodnictwo : organ Naczelnej Organizacji Technicznej
• Rocznik: 2016
• Tom: R. 51, nr 5
• Strony: 26--31
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Czajkowski C.

• Politechnika Wrocławska

autor

Pietrowicz S.

• Politechnika Wrocławska

Bibliografia

• [1] http://www.proakademia.eu/gfx/baza_wiedzy/136/adrian1.pdf
• [2] Aleksander Pabis; Angelika Koszut ,,Rurki ciepła - zasada działania, budowa, zastosowanie".
• [3] http:/realitynet.pl/e107_plugins/content/content.php?content.152. complete
• [4] Understanding thermo-fluidic characteristics of a Glass tube closed loop pulsating heat pipe: flow patterns and fluid oscillations; UK. Karthikeyan, K.Ramachandran, B.C. Pillai, A.Brusly Solomon, Heat Mass Transfer 2015 r.
• [5] Budowa i zasada działania rurki ciepła, Adrian Ł. , Chłodnictwo i klimatyzacja, 2010 r.
• [6] http:/www.plan-rozwoju.pcz.pl/dokumenty/ konferencja/artykuly/38.pdf
• [7] http://energiaimy.pl/2015/02/rurki-ciepla -czesc-2/ oraz http:/energiaimy.pl/2015/02/ rurki-ciepla-czesc-1/
• [8] http://china-heatpipe.net/heatpipe04/08/ 2008-1-31/History_ _heat_pipe.htm
• [9] http://www.1-act.com/resources/heat-pipe -fundamentals/different-types-of-heat-pipes/ standard-heat-pipes-cchps/
• [10] https://www.thermalfluidscentral.org/encyc-lopedia/index.php/Capillary_Wick_Designs_ and_Structures_in_Heat_Pipes
• [11] http://www.freewebs.cam/eltermia/przemiany/cwiczenie3_ heat_pipe.pdf
• [12] https:/pl.wikipedia.org/wiki/Zjawiska_ kapilarne
• [13] Understanding thermo-fluidic characteristics of a glass tube closed loop pulsating heat pipe: flow patterns and fluid oscillations. V.K. Karthikeyan, B.C. Pillai, DOI:10.1007/s00231-015-1523-3, Heat Mass Transfer, 2015r.
• [14] http://iramis.cea.fr/Pisp/vadim.nikolayev/, 12.01.2016.
• [15] Experimental Investigation of Closed Loop Oscillating Heat Pipe as the Condenser for Vapor Compression Refrigeration, Pracha Yeunyongkul, Phrut Sakulchangsatjatai, Afshin J. Ghajar, International Refgigeration and Air Condintioning Conference, 2010 r.
• [16] David Anthony REAY, Peter A. KEW: ,,eat Pipes. Theory, Design and Application. Butter-worth-Heinemann, 2006.WW.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę