Cos'è heat pipe?

Un heat pipe (o tubo di calore) è un dispositivo di trasferimento termico che utilizza l'evaporazione e la condensazione di un fluido di lavoro sigillato ermeticamente per trasferire calore in modo efficiente da una sorgente calda a una sorgente fredda. È un sistema di trasferimento di calore passivo, il che significa che non richiede alimentazione esterna per funzionare.

Ecco i concetti chiave:

• Funzionamento: Il calore applicato all'estremità calda (evaporatore) fa evaporare il fluido%20di%20lavoro, che assorbe il calore latente di vaporizzazione. Il vapore fluisce verso l'estremità fredda (condensatore) dove si condensa, rilasciando il calore latente di condensazione. Il liquido condensato ritorna all'evaporatore tramite un sistema%20a%20capillarità (come uno stoppino) o per gravità. Questo ciclo continuo trasferisce il calore in modo efficiente.

• Componenti principali:

  • Contenitore: Un tubo sigillato ermeticamente, spesso in rame o alluminio, che contiene il fluido%20di%20lavoro.
  • Fluido di lavoro: La sostanza che evapora e condensa per trasferire il calore. Comunemente usati sono acqua, ammoniaca, metanolo, etanolo, acetone, o refrigeranti. La scelta dipende dalla temperatura%20di%20esercizio richiesta.
  • Stoppino (Wick): Una struttura porosa all'interno del tubo che facilita il ritorno del liquido condensato all'evaporatore tramite azione capillare. Diversi tipi di stoppini includono stoppini a filo intrecciato, stoppini sinterizzati e stoppini scanalati. La struttura%20dello%20stoppino influenza le prestazioni del heat pipe.

• Vantaggi:

  • Alta conduttività termica effettiva: Molto più alta rispetto ai solidi conduttori come il rame o l'alluminio.
  • Trasferimento termico passivo: Nessuna alimentazione esterna richiesta.
  • Isotermicità: Tendenza a mantenere una temperatura uniforme lungo la sua lunghezza.
  • Leggero: Relativamente leggeri rispetto ad altri sistemi di raffreddamento con prestazioni simili.
  • Silenzioso: Funzionamento senza parti in movimento.

• Svantaggi:

  • Sensibilità all'orientamento: Le prestazioni possono essere influenzate dall'orientamento rispetto alla gravità (specialmente per heat pipe che si basano sulla gravità per il ritorno del liquido).
  • Limitazioni della temperatura di esercizio: Il fluido%20di%20lavoro determina l'intervallo di temperatura ottimale.
  • Costo: La fabbricazione può essere più costosa rispetto a soluzioni di raffreddamento più semplici.

• Applicazioni:

  • Elettronica: Raffreddamento di CPU, GPU e altri componenti elettronici.
  • Aerospaziale: Gestione termica di satelliti e navicelle spaziali.
  • Energia: Sistemi di recupero del calore, pannelli solari.
  • Medicina: Strumentazione medica.
  • Condizionamento dell'aria: Sistemi di condizionamento dell'aria e pompe di calore.