Zaloguj się
Wszystkie
22 czerwca 2022
715
W dzisiejszych czasach cieszymy się z miniaturyzacji urządzeń elektronicznych. Oczywiście cieszy nowy malutki smartfon o mocy obliczeniowej serwera sprzed dekady, cieszymy się też, że zużywa znacząco mniej energii. Jednak każdy z nas spotkał się z telefonem komórkowym rozgrzanym po dłuższej rozmowie. Niestety, powierzchnia skaluje się z drugą potęgą wymiaru liniowego, a objętość z trzecią potęgą wymiaru liniowego. To oznacza, że jeżeli zmienimy długość boku sześcianu z 10 cm na 1 cm, czyli dziesięciokrotnie, to jego powierzchnia zmniejszy się stukrotnie a objętość zmieni się 1000 razy. Jeżeli urządzenie o mocy 10 W kiedyś miało rozmiar kostki o boku 10 cm, a dziś ma rozmiar kostki o boku 1 cm, to ma sto razy mniejszą powierzchnię do odprowadzania ciepła, a gęstość mocy w nim wydzielana jest tysiąc razy większa. Oczywiście nie jest aż tak źle, miniaturyzacji towarzyszy zmniejszenie mocy wydzielanych, ale wyścig trwa. Aby uniknąć przegrzewania się urządzeń i struktur potrzebne są wydajne układy chłodzenia. Jednym z urządzeń używanych od niedawna w wydajnych układach chłodzenia elektroniki są rurki cieplne (ang. heat pipe). Schemat rurki przedstawia Ilustracja 1.
Cykl pracy wygląda następująco: ciecz na lewym (gorącym) końcu rurki ulega podgrzaniu powyżej temperatury parowania. Następuje odparowanie cieczy, czemu towarzyszy pobranie dużej ilości ciepła pochłanianej przez przemianę fazową (czyli przejście ze stanu ciekłego do stanu gazowego). Odebranie ciepła od elementu oznacza jego ochłodzenie, albo przynajmniej spowolnienie jego nagrzewania. Para podróżuje do prawego (zimnego) końca rurki, gdzie zostaje schłodzona poniżej temperatury skraplania, czemu towarzyszy oddanie ciepła od pary do otoczenia. To ciepło przemiany podgrzewa zimny koniec rurki, a schłodzona ciecz wraca do gorącego końca rurki i podejmuje dalszą pracę. W rzeczywistości praca odbywa się w sposób ciągły, w opisie powyżej wydzieliłem cykle tylko dla celów wyjaśnienia mechanizmu zjawiska. Na zimnym końcu zazwyczaj umieszczony jest duży radiator często z wentylatorem. Na dzisiejsze czasy jest to najefektywniejszy mechanizm odbieranie ciepła istniejący w technice. Przewaga nad „zwykłym” chłodzeniem wodnym polega na wykorzystaniu przejścia fazowego czyli poza podgrzewaniem cieczy wciskamy w nią dużą ilość ciepła wymuszając jej odparowanie. Dzięki temu małą rurka cieplna potrafi odebrać i przetransportować dużą moc na przykład z gęsto upakowanej płytki poza obudowę. Rurka z ilustracji tytułowej to model 120229. Ma średnicę 5 mm i długość 100 mm, obydwa końce są spłaszczone do grubości 1 mm. Taki „patyczek” potrafi przenosić strumień ciepła odpowiadający mocy 12 W. To bardzo dobry wynik pozwalający schłodzić całkiem pokaźną ilość elektroniki; na przykład 2400 (dwa tysiące czterysta) sztuk procesorów ATmega328 zasilanych bardzo nieoszczędnie napięciem 5 V i rozkręconych do 20 MHz.
Karta katalogowa
NAPISZ DO AUTORA
Facebook
Twitter
Linkedin
Kup teraz
