Heatpipes

//Heatpipes
Heatpipes 2018-09-13T12:10:39+00:00

Eine Heatpipe ermöglicht durch ihre Suprawärmeleitfähigkeit den effizienten Energietransport bei geringen Verlusten. Sie ist in der Regel rohrförmig, existiert aber auch in anderen Bauformen und Leistungsspezifikationen in Form von Loop Heatpipes (LHP) oder Pulsating Heatpipes (PHP). In ihrem Inneren verdampft bei Energiezufuhr das Arbeitsmaterial und bewegt sich durch das Druckgefälle zu den kälteren Bereichen. Dort kondensiert es,fließt durch die Schwer- oder Kapillarkraft zurück in die wärmeren Bereiche und schließt dadurch den Kreislauf. Abhängig von der Einsatztemperatur kommen unterschiedliche Arbeitsmedien zum Einsatz. Abhängig von Temperatur und Druck können zum Beispiel auch Medien wie Wasser effizient arbeiten, welches zwischen 10 und 200 Grad Celsius eingesetzt werden kann.

In sogenannten Hochtemperatur-Heatpipes befinden sich Alkalimetalle, die nach Merit-Zahl als beste Wärmeträger fungieren. Äußere Bedingungen bilden bei der Wahl des Kühlmediums die größte Abhängigkeit. Mittels Kapillarwirkung fließt die Flüssigkeit nun durch ein Drahtgeflecht und transportiert die Wärme ab zum Kühlkörper. Die Struktur im Inneren besteht meist aus Sinter-Kapillaren, welche sich als sehr tolerant gegenüber Biegungen erweisen und zudem nahezu unabhängig von der Schwerkraft operieren können. Bei sogenannten Nicht-Kapillar-Heatpipes hängt der Wirkungsgrad von der vertikalen Einbaulage ab. Natürlich ist aber auch das Material, aus dem die Heatpipe besteht ausschlaggebend, denn nicht alle Stoffe eignen sich gleichermaßen in Kombination miteinander. Im unteren Temperaturbereich bestehen Heatpipes meist aus Kupfer, da das Material eine hohe Wärmeleitfähigkeit besitzt – zudem ist es leicht kaltverformbar, korrosionsbeständig und langzeitstabil. In seltenen Fällen wird Edelstahl verwendet, dieses ist jedoch aufgrund der Materialeigenschaften aufwendiger zu verarbeiten. Bei Hochtemperatur-Heatpipes werden warmfeste Stähle oder Nickelbasislegierungen zur Herstellung verwendet.

Die Anwendungsgebiete von Heatpipes sind vielfältig. Sie finden zum Beispiel Verwendung im Bauwesen, in der Computer- und Kraftfahrzeugtechnik und sogar in der Raumfahrt. Überall dort, wo es notwendig ist, Wärme abzuleiten, um Bauteile zu schützen.

Wir sind spezialisiert darauf, Ihnen für Ihr Projekt, das bestmögliche Kühlsystem zusammenzustellen. Dabei legen wir höchsten Wert auf die Wünsche unserer Kunden bis ins kleinste Detail. Durch unseren Heatpipe-Biegeservice sind wir in der Lage, einzelne Elemente bedarfsgerecht anzupassen.

Heatpipe Kühlkörper

Die Effizienz von Heatpipes lässt sich durch einen ausreichend dimensionierten Kühlkörper um ein Vielfaches steigern. Der Kühlkörper selbst besteht in der Regel aus Kupfer, Aluminium oder in seltenen Fällen auch aus Silber. Aluminium-Kühlkörper haben den Vorteil, dass sie ein geringes Gewicht aufweisen. Sie bieten aber nicht in jedem Fall eine optimale Wärmeleitung. Kupfer hingegen ist schwerer und leitet Wärme wesentlich effektiver. Das hohe Gewicht kann jedoch in einigen Anwendungen problematisch werden. Deshalb fallen Kupfer-Kühlkörper in der Regel kleiner aus und sind für eine optimale Leistung mit einem Lüfter bestückt. Elemente aus Silber bieten eine sehr gute Wärmeleitfähigkeit, sind aber in der Anschaffung deutlich teurer.

Simulation

Wärme kann mit Hilfe exakt an das Projekt angepasster Heatpipes effizient abgeleitet werden. Für die optimale Planung können thermische Systeme innerhalb einer simulierten Testumgebung mit Hilfe eines CFD-Tools (Computational Fluid Dynamics) auf Schwachstellen geprüft und ausgewertet werden. Dieser Schritt ermöglicht eine enorme Kosteneinsparung in der Prototypenphase, da diese auf ein Minimum reduziert wird und Versuche in der Simulation stattfinden. So kann die Heatpipe bereits vor Produktionsbeginn genau an die Anforderungen angepasst und Komplikationen weitgehend vermieden werden.

Je nach Kühlbedarf kann die Form von Kühlkörpern variieren, unser Sortiment führt eine Vielzahl verschiedener Modelle, welche ganz spezifisch jedes Anwendungsgebiet abdecken.

Loop Heatpipes

Loop Heatpipes (LHPs) unterscheiden sich in einigen Punkten von herkömmlichen Heatpipes. Das entscheidende Merkmal ist die Ausführung als Kreislauf. LHPs sind zweiphasige Wärmeübertrager und funktionieren durch die Kapillarwirkung eines Arbeitsmediums in Form einer Flüssigkeit. Am häufigsten besteht diese Kühlflüssigkeit aus Ammoniak und Propylen.

Mit Hilfe eines feinporigen Dochts im Inneren wird durch die Druckunterschiede in Reservoir und Kondensator ein Kreislauf in Gang gesetzt. Diese Konstruktionsweise erlaubt den Wärmetransport über Distanzen von bis zu mehreren Metern und unabhängig von Gravitation und einer Arbeitstemperatur zwischen -40 und 70 Grad Celsius.