आहट पिपिस एहीट-ट्रांसफर डिवाइसजो दोनों के सिद्धांतों को जोड़ता हैऊष्मीय चालकतातथाचरण संक्रमणप्रभावी ढंग से दो ठोस के बीच गर्मी हस्तांतरणइंटरफेस.
एक गर्मी पाइप के गर्म इंटरफ़ेस पर एतरलएक तापीय प्रवाहकीय ठोस सतह के संपर्क मेंभापउस सतह से गर्मी अवशोषित करके। वाष्प तब ऊष्मा पाइप के साथ ठंडे इंटरफ़ेस तक जाता है और वापस तरल पदार्थ में संघनित होता हैअव्यक्त गर्मी।तरलइसके बाद हॉट इंटरफेस पर वापस आता हैकेशिका की कार्रवाई,केन्द्रापसारक बल, या गुरुत्वाकर्षण, और चक्र दोहराता है। के लिए बहुत उच्च गर्मी हस्तांतरण गुणांक के कारणउबलनातथाकंडेनसेशन, ऊष्मा पाइप अत्यधिक प्रभावी थर्मल कंडक्टर हैं। प्रभावी तापीय चालकता गर्मी पाइप की लंबाई के साथ भिन्न होती है, और लगभग 100.4W / (m )K) लंबी गर्मी पाइप के लिए लगभग 0.4kW / (m⋅K) की तुलना में हो सकती है।तांबा.
अंतर्वस्तु
संरचना, डिजाइन और निर्माण [संपादित करें]
एक विकर युक्त गर्मी पाइप के लिए घटकों और तंत्र को दर्शाने वाला आरेख
यह 100 मिमी 10 मिमी उच्च पतली फ्लैट हीट पाइप (हीट स्प्रेडर) एनीमेशन द्वारा 100 मिमी का उपयोग उच्च रिज़ॉल्यूशन सीएफडी विश्लेषण का उपयोग करके बनाया गया था और तापमान समोच्च प्रवाह प्रक्षेपवक्र दिखाता है, का उपयोग करके भविष्यवाणी की गईसीएफडीविश्लेषण पैकेज
यह 120 मिमी व्यास वाष्प कक्ष (हीट स्प्रेडर) हीट सिंक डिजाइन थर्मल एनीमेशन उच्च रिज़ॉल्यूशन सीएफडी विश्लेषण का उपयोग करके बनाया गया था और तापमान समोच्च हीट सिंक सतह और द्रव प्रवाह प्रक्षेपवक्र एक का उपयोग कर भविष्यवाणी कीसीएफडीविश्लेषण पैकेज
लैपटॉप कंप्यूटर के सीपीयू को ठंडा करने के लिए हीट पाइप का क्रॉस सेक्शन। मिलीमीटर में शासक का पैमाना होता है।
500 मीटर मोटी फ्लैट हीट पाइप के पतले प्लानर केशिका (एक्वा रंग) के साथ कट-ऑफ व्यू
रिमोट हीट सिंक और पंखे के साथ पतली फ्लैट हीट पाइप (हीट स्प्रेडर)
एक विशिष्ट हीट पाइप में एक सीलबंद पाइप या ट्यूब होता है जो एक ऐसी सामग्री से बना होता है जो काम करने वाले तरल पदार्थ के साथ संगत होती हैतांबापानी गर्मी पाइप के लिए, याअल्युमीनियमअमोनिया ताप पाइप के लिए। आमतौर पर, एवैक्यूम पंपका उपयोग खाली गर्मी पाइप से हवा को निकालने के लिए किया जाता है। गर्मी पाइप आंशिक रूप से एग्लिफ़ाइड तरल पदार्थ से भरा होता है फिर सील कर दिया जाता है। कामकाजी द्रव द्रव्यमान को चुना जाता है ताकि गर्मी पाइप में वाष्प और तरल दोनों शामिल होंपरिचालन तापमानसीमा।
ऑपरेटिंग तापमान के नीचे, तरल बहुत ठंडा है और एक गैस में वाष्पीकरण नहीं कर सकता है। ऑपरेटिंग तापमान के ऊपर, सभी तरल गैस में बदल गए हैं, और किसी भी गैस को संघनित करने के लिए पर्यावरण का तापमान बहुत अधिक है। चाहे बहुत अधिक हो या बहुत कम,तापीय चालकतागर्मी पाइप की दीवारों के माध्यम से अभी भी संभव है, लेकिन थर्मल स्थानांतरण की बहुत कम दर पर।
कामकाजी तरल पदार्थों को उन तापमानों के अनुसार चुना जाता है, जिन पर हीट पाइप का संचालन करना चाहिए, उदाहरण के लिएतरल हीलियमबेहद कम तापमान अनुप्रयोगों के लिए (2-4)K) सेवा मेरेबुध(523–923K),सोडियम(873–1473K) और भीईण्डीयुम(2000–3000K) अत्यंत उच्च तापमान के लिए। कमरे के तापमान अनुप्रयोगों के लिए गर्मी पाइपों का विशाल उपयोगअमोनिया(213–373K),शराब(मेथनॉल(283-403K) याइथेनॉल(273-403K)) यापानी(298-573K) कार्यशील तरल पदार्थ के रूप में। कॉपर / वॉटर हीट पाइप में कॉपर लिफाफा होता है, पानी को काम करने वाले तरल पदार्थ के रूप में उपयोग करते हैं और आमतौर पर 20 से 150 डिग्री सेल्सियस के तापमान रेंज में काम करते हैं।[1][2]पानी की गर्मी पाइप कभी-कभी आंशिक रूप से पानी से भरकर गर्म होती है, जब तक पानी उबलता है और हवा को विस्थापित करता है, और फिर गर्म होने पर सील कर दिया जाता है।
गर्मी हस्तांतरण के लिए गर्मी पाइप के लिए, इसमें शामिल होना चाहिएतर-बतरतरल और उसका वाष्प (गैस चरण)। संतृप्त तरल वाष्पन करता है और कंडेनसर की यात्रा करता है, जहां इसे ठंडा किया जाता है और वापस संतृप्त तरल में बदल दिया जाता है। एक मानक ताप पाइप में, संघनित तरल को बाष्पीकरणकर्ता को एक बाती संरचना का उपयोग करके वापस लौटा दिया जाता हैकेशिका की कार्रवाईकाम कर रहे तरल पदार्थ के तरल चरण पर। गर्मी पाइप में उपयोग की जाने वाली बाती संरचनाएं शामिल हैंsinteredधातु पाउडर, स्क्रीन, और ग्रोक्ड विक्स, जिसमें पाइप अक्ष के समानांतर खांचे की एक श्रृंखला होती है। जब कंडेनसर गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र में बाष्पीकरणकर्ता के ऊपर स्थित होता है, तो गुरुत्वाकर्षण तरल को वापस कर सकता है। इस मामले में, ऊष्मा पाइप एक थर्मोसाइफन है। अंत में, घूर्णन ताप पाइप कंडेनसर से बाष्पीकरणकर्ता में तरल वापस करने के लिए केन्द्रापसारक बलों का उपयोग करते हैं।
हीट पाइप में कोई यांत्रिक चलती भाग नहीं होता है और आम तौर पर बिना किसी रखरखाव की आवश्यकता होती है, हालांकि गैर-घनीभूत गैसें जो पाइप जीजी की दीवारों के माध्यम से फैलती हैं, जिसके परिणामस्वरूप द्रव का टूटना या सामग्री में मौजूद अशुद्धियों के परिणामस्वरूप, अंततः पाइप को कम किया जा सकता है;&की प्रभावशीलता गर्मी को स्थानांतरित करने में।
कई अन्य ताप-विघटन तंत्रों पर ऊष्मा पाइपों का लाभ गर्मी को स्थानांतरित करने में उनकी महान दक्षता है। एक पाइप एक इंच व्यास का और दो फीट लंबा 12,500BTU (3.7kWh) प्रति घंटा 1,800 ° F (980 ° C) पर केवल 18 ° F (10 ° C) बूंद के साथ अंत से अंत तक स्थानांतरित कर सकता है।[2]कुछ गर्मी पाइपों ने प्रदर्शन किया हैगर्मी का प्रवाह23kW / cm² से अधिक, सूर्य की सतह के माध्यम से गर्मी प्रवाह का लगभग चार गुना।[3]
हीट पाइप सामग्री और काम कर रहे तरल पदार्थ [संपादित करें]
हीट पाइप में एक लिफाफा, एक बाती और एक काम करने वाला तरल पदार्थ होता है। हीट पाइप बिना किसी रखरखाव के बहुत लंबे समय तक संचालन के लिए डिज़ाइन किए गए हैं, इसलिए गर्मी पाइप की दीवार और बाती को काम करने वाले तरल के साथ संगत होना चाहिए। कुछ सामग्री / काम कर रहे तरल पदार्थ जोड़े जो संगत प्रतीत होते हैं वे नहीं हैं। उदाहरण के लिए, एक एल्यूमीनियम लिफाफे में पानी गर्मी पाइप के सामान्य संचालन को रोकने, कुछ घंटों या दिनों में बड़ी मात्रा में गैर संघनित गैस का विकास करेगा।
चूंकि गर्मी पाइपों को फिर से खोजा गया थाजॉर्ज ग्रोवर1963 में, सुसंगत लिफाफे / द्रव जोड़े को निर्धारित करने के लिए व्यापक जीवन परीक्षण किए गए हैं, कुछ दशकों से चल रहे हैं। एक हीट पाइप जीवन परीक्षण में, गर्मी पाइप को लंबे समय तक संचालित किया जाता है, और गैर-संघनन गैस उत्पादन, सामग्री परिवहन और जंग जैसी समस्याओं के लिए निगरानी की जाती है।[4][5]
सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला लिफाफा (और बाती) / द्रव जोड़े में शामिल हैं:[6]
पानी के लिए काम कर रहे तरल पदार्थ के साथ कॉपर लिफाफाइलेक्ट्रॉनिक्स ठंडा। यह अब तक का सबसे सामान्य प्रकार का हीट पाइप है।
सर्द के साथ तांबा या स्टील लिफाफाR134aमें ऊर्जा वसूली के लिए काम कर रहे तरल पदार्थएचवीएसीसिस्टम।
अमोनिया काम कर रहे तरल पदार्थ के साथ एल्यूमीनियम लिफाफाअंतरिक्ष यान थर्मल नियंत्रण.
सुपरलायउच्च तापमान गर्मी पाइप के लिए क्षार धातु (सीज़ियम, पोटेशियम, सोडियम) काम कर रहे तरल पदार्थ के साथ लिफ़ाफ़ा, जो आमतौर पर प्राथमिक तापमान माप उपकरणों को कैलिब्रेट करने के लिए उपयोग किया जाता है।
अन्य जोड़े में नाइट्रोजन, ऑक्सीजन, नियॉन, हाइड्रोजन, या हीलियम के साथ स्टेनलेस स्टील के लिफाफे शामिल हैं, जो 100K से कम तापमान पर काम कर रहे हैं, इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए कॉपर / मेथनॉल हीट पाइप, जब हीट पाइप पानी की सीमा के नीचे, एल्यूमीनियम / इथेन हीट पाइप अंतरिक्ष यान के नीचे काम करना चाहिए वातावरण में थर्मल नियंत्रण जब अमोनिया जम सकता है, औरआग रोक धातुउच्च तापमान के लिए लिफाफा / लिथियम कामकाजी तरल पदार्थ (1,050 डिग्री सेल्सियस (1,920 ° F) से ऊपर) अनुप्रयोगों।[7]
विभिन्न प्रकार के ताप पाइप [संपादित करें]
मानक, निरंतर चालन हीट पाइप्स (CCHPs) के अलावा, कई अन्य प्रकार के हीट पाइप भी हैं,[8]समेत:
वाष्प मंडलों (प्लेनर हीट पाइप्स), जिनका उपयोग हीट फ्लक्स ट्रांसफॉर्मेशन और सतहों के आइसोथर्मलाइज़ेशन के लिए किया जाता है
परिवर्तनीय चालकता हीट पाइप्स (VCHPs), जो गर्मी पाइप प्रभावी थर्मल चालकता को शक्ति या हीट सिंक स्थितियों में बदलने के लिए एक गैर-संघनन गैस (NCG) का उपयोग करते हैं
दबाव नियंत्रित हीट पाइप्स (PCHPs), जो एक VCHP हैं जहां जलाशय का आयतन, या NCG द्रव्यमान को बदला जा सकता है, ताकि अधिक सटीक तापमान नियंत्रण दिया जा सके
डायोड हीट पाइप्स, जिनमें आगे की दिशा में एक उच्च तापीय चालकता और रिवर्स दिशा में एक कम तापीय चालकता है
थर्मोसाइफोन्स, जो गर्मी के पाइप हैं जहां द्रव को वाष्पीकरण द्वारा गुरुत्वाकर्षण / त्वरण बलों द्वारा लौटाया जाता है,
घूर्णन ऊष्मा पाइप, जहाँ केन्द्रापसारक बलों द्वारा वाष्पीकरणकर्ता को तरल लौटाया जाता है
वाष्प कक्ष या फ्लैट हीट पाइप [संपादित करें]
पतली प्लेनर हीट पाइप (गर्मी फैलने वाली) में ट्यूबलर हीट पाइप के समान प्राथमिक घटक होते हैं: aभली भांति बंद करके सीलखोखला पोत, एक काम करने वाला तरल पदार्थ, और एक बंद लूप केशिका पुनरावृत्ति प्रणाली।[9]इसके अलावा, पदों की एक श्रृंखला आम तौर पर वाष्प कक्ष में उपयोग की जाती है, जब वायुमंडलीय की तुलना में दबाव कम होने पर फ्लैट ऊपर और नीचे के पतन को रोकने के लिए, जो जल वाष्प कक्षों के लिए 100 डिग्री सेल्सियस है।
वाष्प कक्षों के लिए दो मुख्य अनुप्रयोग हैं। सबसे पहले, उनका उपयोग तब किया जाता है जब उच्च शक्ति और गर्मी प्रवाह अपेक्षाकृत छोटे बाष्पीकरणकर्ता पर लागू होते हैं।[10]बाष्पीकरणकर्ता को हीट इनपुट तरल को वाष्पीकृत करता है, जो कंडेनसर सतहों पर दो आयामों में बहता है। कंडेनसर सतहों पर वाष्प संघनक के बाद, बाती में केशिका बल वाष्पन करने के लिए संघनन वापस कर देते हैं। ध्यान दें कि अधिकांश वाष्प कक्ष गुरुत्वाकर्षण के प्रति असंवेदनशील हैं, और कंडेनसर के ऊपर बाष्पीकरणकर्ता के साथ उल्टे होने पर भी संचालित होंगे। इस एप्लिकेशन में, वाष्प कक्ष हीट फ्लक्स ट्रांसफार्मर के रूप में कार्य करता है, जो इलेक्ट्रॉनिक चिप या लेजर डायोड से उच्च गर्मी प्रवाह को ठंडा करता है, और इसे कम गर्मी प्रवाह में बदल देता है जिसे प्राकृतिक या मजबूर संवहन द्वारा हटाया जा सकता है। विशेष वाष्पीकरण वाले विक्स के साथ, वाष्प कक्ष 2000 W को 4cm2 या 700 W से अधिक 1cm2 निकाल सकते हैं।[11]
दूसरा, एक आयामी ट्यूबलर हीट पाइप की तुलना में, दो-आयामी हीट पाइप की चौड़ाई गर्मी के प्रवाह के लिए एक पर्याप्त क्रॉस सेक्शन की अनुमति देती है, यहां तक कि बहुत पतले डिवाइस के साथ भी। ये पतले प्लानर हीट पाइप्स "ऊंचाई संवेदनशील" अनुप्रयोगों में अपना रास्ता ढूंढ रहे हैं, जैसे नोटबुक कंप्यूटर और सरफेस माउंट सर्किट बोर्ड कोर। फ्लैट हीट पाइप का उत्पादन 1.0 मिमी जितना पतला होना संभव है (0.76 मिमी से थोड़ा अधिक मोटा)क्रेडिट कार्ड).[12]
चर चालकता हीट पाइप्स (VCHPs) [संपादित करें]
मानक गर्मी पाइप निरंतर चालन उपकरण हैं, जहां गर्मी पाइप ऑपरेटिंग तापमान स्रोत और सिंक तापमान द्वारा निर्धारित किया जाता है, स्रोत से गर्मी पाइप तक थर्मल प्रतिरोध, और गर्मी पाइप से सिंक तक थर्मल प्रतिरोध। इन ऊष्मा पाइपों में, तापमान कम हो जाता है क्योंकि बिजली या कंडेनसर का तापमान कम हो जाता है। कुछ अनुप्रयोगों के लिए, जैसे कि उपग्रह या अनुसंधान गुब्बारा थर्मल नियंत्रण, इलेक्ट्रॉनिक्स को कम शक्तियों, या कम सिंक तापमान पर ओवरक्लॉक किया जाएगा। परिवर्तनीय चालकता हीट पाइप्स (VCHPs) का उपयोग निष्क्रियता से किया जाता है ताकि इलेक्ट्रॉनिक्स के तापमान को शक्ति और सिंक परिवर्तन के रूप में ठंडा किया जा सके।[13]
मानक ताप पाइप की तुलना में वीसीएचपी में दो जोड़ होते हैं: 1. एक जलाशय, और 2. काम करने वाले तरल पदार्थ के अलावा, गर्मी पाइप में जोड़ा गया एक गैर-कंडेन्सेबल गैस (एनसीजी); नीचे अंतरिक्ष यान खंड में चित्र देखें। यह NCG आम तौर पर मानक VCHPs के लिए आर्गन है, और थर्मोसाइफ़न के लिए हीलियम है। जब गर्मी पाइप का संचालन नहीं होता है, तो एनसीजी और काम करने वाले द्रव वाष्प को पूरे गर्मी पाइप वाष्प स्थान में मिलाया जाता है। जब VCHP काम कर रहा होता है, तो NCG कार्यशील वाष्प के प्रवाह द्वारा ऊष्मा पाइप के संघनित्र सिरे की ओर बह जाता है। NCG का अधिकांश भाग जलाशय में स्थित है, जबकि शेष हीट पाइप कंडेनसर के एक हिस्से को अवरुद्ध करता है। VCHP कंडेनसर की सक्रिय लंबाई को अलग करके काम करता है। जब पावर या हीट सिंक तापमान बढ़ जाता है, तो हीट पाइप वाष्प तापमान और दबाव बढ़ जाता है। वृद्धि हुई वाष्प दबाव जलाशय में NCG के अधिक भाग को बढ़ाता है, सक्रिय कंडेनसर की लंबाई और गर्मी पाइप चालन को बढ़ाता है। इसके विपरीत, जब बिजली या गर्मी सिंक तापमान कम हो जाता है, तो गर्मी पाइप वाष्प तापमान और दबाव कम हो जाता है, और NCG फैलता है, सक्रिय कंडेनसर लंबाई और गर्मी पाइप चालन को कम करता है। जलाशय पर एक छोटे हीटर के अतिरिक्त, बाष्पीकरण तापमान द्वारा नियंत्रित शक्ति के साथ, लगभग ly 1-2 डिग्री सेल्सियस के थर्मल नियंत्रण की अनुमति देगा। एक उदाहरण में, बाष्पीकरण तापमान 65 1.65 ° C नियंत्रण बैंड में बनाए रखा गया था, क्योंकि बिजली 72 से 150 W से भिन्न थी, और गर्मी सिंक तापमान °15 ° C से -65 ° C तक भिन्न था।
जब तंग तापमान नियंत्रण की आवश्यकता होती है तो दबाव नियंत्रित हीट पाइप्स (PCHPs) का उपयोग किया जा सकता है।[14]एक पीसीएचपी में, वाष्पीकरण तापमान का उपयोग या तो जलाशय की मात्रा को अलग करने के लिए किया जाता है, या गर्मी पाइप में एनसीजी की मात्रा में। PCHPs मिलि-केल्विन तापमान नियंत्रण दिखाया गया है।[15]
डायोड हीट पाइप [संपादित करें]
परम्परागत ऊष्मा पाइप किसी भी दिशा में ऊष्मा को ताप पाइप के ठंडे सिरे से अंत तक स्थानांतरित करते हैं। कई अलग-अलग हीट पाइप एक के रूप में कार्य करते हैंथर्मल डायोड, एक दिशा में गर्मी को स्थानांतरित करना, जबकि दूसरे में एक इन्सुलेटर के रूप में कार्य करना:[16]
थर्मोसाइफन, जो केवल ऊष्मातापी के नीचे से ऊपर की ओर ऊष्मा का स्थानान्तरण करता है, जहाँ घनीभूत होकर गुरुत्वाकर्षण द्वारा लौटता है। जब थर्मोसाइफन को सबसे ऊपर गर्म किया जाता है, तो वाष्पित होने के लिए कोई तरल उपलब्ध नहीं होता है।
रोटेटिंग हीट पाइप्स, जहां हीट पाइप को आकार दिया जाता है ताकि तरल केवल केन्द्रापसारक बलों द्वारा नाममात्र बाष्पीकरण से नाममात्र कंडेनसर तक यात्रा कर सके। फिर से, कोई तरल उपलब्ध नहीं है जब नाममात्र कंडेनसर को गरम किया जाता है।
वाष्प ट्रैप डायोड हीट पाइप्स।
तरल ट्रैप डायोड हीट पाइप।
वाष्प ट्रैप डायोड को कंडेंसर के अंत में एक गैस जलाशय के साथ एक वैरिएबल कंडक्शन हीट पाइप (VCHP) के समान फैशन में बनाया गया है।[17]निर्माण के दौरान, गर्मी पाइप को काम करने वाले तरल पदार्थ और एक गैर-संघनित गैस (NCG) की नियंत्रित मात्रा के साथ चार्ज किया जाता है। सामान्य ऑपरेशन के दौरान, बाष्पीकरणकर्ता से कंडेनसर तक काम कर रहे तरल वाष्प का प्रवाह जलाशय में NCG को स्वीप करता है, जहां यह सामान्य हीट पाइप ऑपरेशन में हस्तक्षेप नहीं करता है। जब नाममात्र संघनित्र को गर्म किया जाता है, तो वाष्प का प्रवाह नाममात्र संघनित्र से नाममात्र बाष्पीकरणकर्ता तक होता है। NCG को बहते हुए वाष्प के साथ घसीटा जाता है, नाममात्र के बाष्पीकरण को पूरी तरह से अवरुद्ध करता है, और गर्मी पाइप की थर्मल प्रतिरोधकता को बढ़ाता है। सामान्य तौर पर, नाममात्र एडियाबेटिक अनुभाग में कुछ गर्मी हस्तांतरण होता है। गर्मी तब वाष्पीकरण के लिए हीट पाइप की दीवारों के माध्यम से आयोजित की जाती है। एक उदाहरण में, एक वाष्प जाल डायोड ने आगे की दिशा में 95 डब्ल्यू किया, और रिवर्स दिशा में केवल 4.3 डब्ल्यू।[18]
एक तरल ट्रैप डायोड में हीट पाइप के बाष्पीकरणकर्ता छोर पर एक दुष्ट जलाशय होता है, जिसमें एक अलग बाती होती है जो गर्मी पाइप के शेष हिस्से में बाती के साथ संचार में नहीं होती है।[19]सामान्य ऑपरेशन के दौरान, बाष्पीकरणकर्ता और जलाशय को गरम किया जाता है। वाष्प संघनित्र में प्रवाहित होता है, और बाती में केशिका बलों द्वारा वाष्पीकरणकर्ता को तरल लौटता है। जलाशय अंततः सूख जाता है, क्योंकि तरल वापस करने की कोई विधि नहीं है। जब नाममात्र संघनित्र को गर्म किया जाता है, तो बाष्पीकरणकर्ता और जलाशय में तरल संघनन होता है। जबकि तरल नाममात्र बाष्पीकरण से नाममात्र संघनित्र में लौट सकता है, जलाशय में तरल फंस गया है, क्योंकि जलाशय बाती जुड़ा नहीं है। आखिरकार, सभी तरल जलाशय में फंस जाते हैं, और गर्मी पाइप का संचालन बंद हो जाता है।
थर्मोसायफॉन्स [संपादित करें]
अधिकांश ऊष्मा पाइप कंडेनसर से बाष्पीकरणकर्ता को तरल वापस करने के लिए एक बाती का उपयोग करते हैं, जिससे गर्मी पाइप किसी भी अभिविन्यास में संचालित हो सकते हैं। तरल को बाष्पीकरणकर्ता द्वारा वापस चूसा जाता हैकेशिका की कार्रवाई, एक स्पंज पानी के पूल के साथ संपर्क में रखा जाता है जब एक स्पंज पानी की तरह है कि इसी तरह के। हालाँकि, अधिकतम प्रतिकूल ऊंचाई (कंडेनसर पर बाष्पीकरण करनेवाला) अपेक्षाकृत छोटा होता है, जो एक विशिष्ट जल ताप पाइप के लिए 25 सेमी लंबे समय के क्रम पर होता है।
यदि बाष्पीकरणकर्ता कंडेनसर के नीचे स्थित है, तो तरल को एक बाती की आवश्यकता के बजाय गुरुत्वाकर्षण द्वारा वापस सूखा जा सकता है, और दोनों के बीच की दूरी अधिक लंबी हो सकती है। इस तरह के एक गुरुत्वाकर्षण सहायता ऊष्मा पाइप को एक के रूप में जाना जाता हैथर्मोसाइफन.[20][21](यह भी देखें: पर्किन्स ट्यूब, के बादजैकब पर्किन्स.[22]) (एक से अलग हैthermosiphon, जो एकल चरण द्वारा गर्मी स्थानांतरित करता हैप्राकृतिक संवहनएक लूप में गर्मी हस्तांतरण)।
एक थर्मोसाइफन में, गर्मी पाइप के तल पर बाष्पीकरणकर्ता को आपूर्ति की गई गर्मी से तरल काम कर रहे तरल पदार्थ वाष्पीकृत होता है। वाष्प गर्मी पाइप के शीर्ष पर कंडेनसर की यात्रा करता है, जहां यह संघनित होता है। तरल तो गुरुत्वाकर्षण द्वारा गर्मी पाइप के नीचे वापस चला जाता है, और चक्र दोहराता है। थर्मोस्फीन्स डायोड हीट पाइप हैं; जब गर्मी संघनित्र छोर पर लागू होती है, तो कोई संघनित उपलब्ध नहीं होता है, और इसलिए वाष्पक बनाने और वाष्पीकरणकर्ता को गर्मी स्थानांतरित करने का कोई तरीका नहीं है।
जबकि एक सामान्य स्थलीय पानी की ऊष्मा पाइप 30 सेमी से कम लंबी होती है, अक्सर थर्मोस्फीन्स कई मीटर लंबे होते हैं। जैसा कि नीचे चर्चा की गई है, अलास्का पाइप लाइन को ठंडा करने के लिए उपयोग किए जाने वाले थर्मोसाइफन्स लगभग 11 से 12 मीटर लंबे थे। यहां तक कि अब तक भू-तापीय ऊर्जा के निष्कर्षण के लिए थर्मोसायन का प्रस्ताव किया गया है। उदाहरण के लिए, स्टार्च एट अल। एक 53 मिमी आईडी, 92 मीटर लंबे प्रोपेन थर्मोस्फीफॉन का निर्माण किया जो लगभग 6kW ऊष्मा ले गया।[23]
लूप हीट पाइप [संपादित करें]
Aलूप हीट पाइप(LHP) एक निष्क्रिय दो-चरण अंतरण उपकरण है जो हीट पाइप से संबंधित है। यह एक गर्मी पाइप में काउंटर-करंट प्रवाह के विपरीत, सह-वर्तमान तरल और वाष्प प्रवाह होने से अधिक दूरी पर उच्च शक्ति ले जा सकता है।[24][25]यह बाष्पीकरण और क्षतिपूर्ति कक्ष में केवल एक लूप गर्मी पाइप में बाती की आवश्यकता होती है।माइक्रो लूप हीट पाइपजमीन पर और अंतरिक्ष में अनुप्रयोगों के एक विस्तृत क्षेत्र में विकसित और सफलतापूर्वक नियोजित किया गया है।
गर्मी का हस्तांतरण[संपादित करें]
Aताप सिंक(एल्यूमीनियम) गर्मी पाइप (तांबा) के साथ
हीट पाइप कार्यरत हैंवाष्पशील शीतलनथर्मल ऊर्जा को एक बिंदु से दूसरे स्थान पर स्थानांतरित करनाभापतथाकंडेनसेशनएक काम कर रहे तरल पदार्थ या शीतलक की। हीट पाइप पाइप के सिरों के बीच एक तापमान अंतर पर निर्भर करते हैं, और परिवेश के तापमान के नीचे या तो तापमान कम नहीं कर सकते (इसलिए वे पाइप के भीतर तापमान को बराबर करने के लिए करते हैं)।
जब ऊष्मा पाइप का एक छोर गर्म होता है, तो उस छोर पर पाइप के अंदर काम कर रहे तरल पदार्थ वाष्पित हो जाते हैं और गर्मी पाइप की गुहा के अंदर वाष्प का दबाव बढ़ जाता है।अव्यक्त गर्मीकाम कर रहे तरल पदार्थ के वाष्पीकरण द्वारा अवशोषित वाष्पीकरण पाइप के गर्म अंत में तापमान को कम करता है।
पाइप के गर्म सिरे पर गर्म तरल काम कर रहे तरल पदार्थ पर वाष्प का दबाव पाइप के कूलर अंत में काम करने वाले तरल पदार्थ पर संतुलन वाष्प दबाव की तुलना में अधिक होता है, और यह दबाव अंतर संघनक के अंत तक तेजी से द्रव्यमान स्थानांतरण को चलाता है जहां अतिरिक्त वाष्प संघनक, अपनी अव्यक्त गर्मी को छोड़ता है, और पाइप के शांत अंत को गर्म करता है। वाष्प में गैर-संघनित गैसें (उदाहरण के लिए संदूषण के कारण) गैस प्रवाह को बाधित करती हैं और गर्मी पाइप की प्रभावशीलता को कम करती हैं, खासकर कम तापमान पर, जहां वाष्प का दबाव कम होता है। एक गैस में अणुओं की गति ध्वनि की गति लगभग होती है, और गैर-गैस गैसों की अनुपस्थिति में (यानी, यदि केवल एक गैस चरण मौजूद है) यह वेग की ऊपरी सीमा है जिसके साथ वे गर्मी पाइप में यात्रा कर सकते हैं । व्यवहार में, ऊष्मा पाइप के माध्यम से वाष्प की गति ठंड के अंत में संघनन की दर और आणविक गति से बहुत कम तक सीमित होती है। [प्रशस्ति पत्र की जरूरत] नोट / स्पष्टीकरण: कंडेनसेशन दर चिपके हुए गुणांक के बहुत करीब है अगर आणविक गति गुना गैस घनत्व, अगर संघनक सतह बहुत ठंडा है। हालांकि, यदि सतह गैस के तापमान के करीब है, तो सतह के परिमित तापमान के कारण वाष्पीकरण काफी हद तक इस गर्मी प्रवाह को रद्द कर देता है। यदि तापमान का अंतर कुछ दसियों डिग्री से अधिक है, तो सतह से वाष्पीकरण आमतौर पर नगण्य है, जैसा कि वाष्प दबाव घटता से मूल्यांकन किया जा सकता है। ज्यादातर मामलों में, गैस के माध्यम से बहुत कुशल गर्मी परिवहन के साथ, गैस और संघनक सतह के बीच इस तरह के महत्वपूर्ण तापमान अंतर को बनाए रखना बहुत चुनौतीपूर्ण है। इसके अलावा, इस तापमान का अंतर अपने आप में एक बड़े प्रभावी थर्मल प्रतिरोध से मेल खाता है। ऊष्मा स्रोत पर अड़चन अक्सर कम गंभीर होती है, क्योंकि गैस की घनत्व अधिक होती है, जो अधिकतम ऊष्मा के प्रवाह के अनुरूप होती है।
संघनित काम करने वाला द्रव फिर पाइप के गर्म सिरे पर वापस बह जाता है। ऊर्ध्वाधर रूप से उन्मुख गर्मी पाइप के मामले में द्रव को गुरुत्वाकर्षण बल द्वारा स्थानांतरित किया जा सकता है। विक्स युक्त गर्मी पाइपों के मामले में, तरल पदार्थ वापस आ जाता हैकेशिका की कार्रवाई.
हीट पाइप बनाते समय, पाइप में वैक्यूम बनाने की आवश्यकता नहीं होती है। एक बस गर्मी पाइप में काम कर रहे तरल को उबालता है जब तक कि वाष्प पाइप से गैर-संघनक गैसों को शुद्ध नहीं करता है, और फिर अंत को सील कर देता है।
गर्मी पाइप की एक दिलचस्प संपत्ति तापमान सीमा है, जिस पर वे प्रभावी हैं। प्रारंभ में, यह संदेह हो सकता है कि पानी का चार्ज हीट पाइप केवल तभी काम करता है जब गर्म अंत उबलते बिंदु (100 ° C, 212 ° F, सामान्य वायुमंडलीय दबाव पर) तक पहुंच जाता है और भाप ठंडे अंत में स्थानांतरित हो जाती है। हालांकि, पानी का क्वथनांक पाइप के अंदर पूर्ण दबाव पर निर्भर करता है। एक खाली पाइप में, पानी से वाष्पीकरण होता हैतीन बिंदु(0.01 ° C, 32 ° F) को इसकेमहत्वपूर्ण बिंदु(374 ° C; 705 ° F), जब तक ऊष्मा पाइप में तरल और वाष्प दोनों होते हैं। इस प्रकार एक ताप पाइप कार्यशील तरल पदार्थ के गलनांक की तुलना में थोड़े गर्म होने के साथ ही गर्म-अंत तापमान पर काम कर सकता है, हालाँकि ताप अंतरण की अधिकतम दर 25 ° C (77 ° F) से कम तापमान पर होती है। इसी तरह, एक तरल पदार्थ के रूप में पानी के साथ एक गर्मी पाइप वायुमंडलीय क्वथनांक (100 ° C, 212 ° F) से ऊपर अच्छी तरह से काम कर सकता है। दीर्घकालिक जल ताप पाइपों के लिए अधिकतम तापमान 270 ° C (518 ° F) है, जिसमें ताप पाइप अल्पावधि परीक्षणों के लिए 300 ° C (572 ° F) तक संचालित होते हैं।[26]
गर्मी पाइपों की प्रभावशीलता का मुख्य कारण काम कर रहे तरल पदार्थ का वाष्पीकरण और संघनन है।वाष्पीकरण का तापबहुत विशिष्ट से अधिक हैताप क्षमता। एक उदाहरण के रूप में पानी का उपयोग करना, एक ग्राम पानी को वाष्पित करने के लिए आवश्यक ऊर्जा 540 ° C है, उसी पानी के तापमान को 1 ° C बढ़ाने के लिए आवश्यक ऊर्जा की मात्रा का 540 गुना है। लगभग वह सारी ऊर्जा तेजी से जीजी कोटे को हस्तांतरित हो जाती है; ठंडा जीजी कोटे; अंत में जब तरल पदार्थ संघनित होता है, तो बिना किसी हिलने वाले भागों के साथ एक बहुत प्रभावी गर्मी हस्तांतरण प्रणाली बनाता है। "प्रशस्ति पत्र की जरूरत]
विकास [संपादित करें]
गुरुत्वाकर्षण का उपयोग करके गर्मी पाइप का सामान्य सिद्धांत, जिसे आमतौर पर दो चरण के रूप में वर्गीकृत किया गया हैथर्मोसिफॉन, भाप की उम्र तक वापस औरएंगियर मार्च पर्किन्सऔर उसका बेटालॉफ्टस पर्किन्सऔर जीजी उद्धरण; पर्किन्स ट्यूब जीजी उद्धरण ;, जिसमें लोकोमोटिव बॉयलर और काम करने वाले ओवन में व्यापक उपयोग देखा गया।[27]कैपिलरी-आधारित हीट पाइप का सुझाव सबसे पहले RS Gaugler ने दिया थाजनरल मोटर्स1942 में, जिन्होंने इस विचार का पेटेंट कराया,[28][29]लेकिन इसे और विकसित नहीं किया।
जॉर्ज ग्रोवर ने स्वतंत्र रूप से केशिका आधारित हीट पाइप विकसित किएलॉस आलमोस नेशनल लेबोरेटरी1963 में, उस वर्ष के अपने पेटेंट के साथ[30]GG शब्द का उपयोग करने वाले पहले व्यक्ति हैं; हीट पाइप" ;, और उन्हें अक्सर", हीट पाइप&के आविष्कारक के रूप में संदर्भित किया जाता है;;[31]उन्होंने अपनी नोटबुक में नोट किया:[32]
इस तरह की एक बंद प्रणाली, जिसे किसी बाहरी पंप की आवश्यकता नहीं होती है, रिएक्टर कोर से विकिरण प्रणाली तक चलती गर्मी में अंतरिक्ष रिएक्टरों में विशेष रुचि हो सकती है। गुरुत्वाकर्षण की अनुपस्थिति में, बलों को केवल केशिका और अपने चैनलों के माध्यम से लौटने वाले वाष्प के खींचने को दूर करने के लिए ऐसा होना चाहिए।
ग्रोवर जीजी के सुझाव द्वारा लिया गया थानासा, जिसने 1960 के दशक में हीट पाइप विकास में एक बड़ी भूमिका निभाई, विशेष रूप से अंतरिक्ष उड़ान में अनुप्रयोगों और विश्वसनीयता के बारे में। यह समझा जा सकता था कि कम वजन, उच्च गर्मी प्रवाह, और गर्मी पाइप के शून्य पावर ड्रॉ - और वे शून्य गुरुत्वाकर्षण वातावरण में काम करने से प्रतिकूल रूप से प्रभावित नहीं होंगे।
अंतरिक्ष कार्यक्रम में हीट पाइप का पहला अनुप्रयोग उपग्रह ट्रांसपोंडर का थर्मल संतुलन था। [प्रशस्ति पत्र की जरूरत]जैसाउपग्रहोंकक्षा, एक तरफ सूर्य के सीधे विकिरण के संपर्क में है, जबकि विपरीत पक्ष पूरी तरह से अंधेरा है और गहरी ठंड के संपर्क में हैवाह़य अंतरिक्ष। यह ट्रांसपोंडर के तापमान (और इस प्रकार विश्वसनीयता और सटीकता) में गंभीर विसंगतियों का कारण बनता है। इस प्रयोजन के लिए डिज़ाइन किए गए हीट पाइप कूलिंग सिस्टम ने उच्च गर्मी प्रवाह को प्रबंधित किया और गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव के साथ और बिना निर्दोष ऑपरेशन का प्रदर्शन किया। विकसित शीतलन प्रणाली चर प्रवाह गर्मी पाइपों का सक्रिय उपयोग गर्मी प्रवाह या वाष्पीकरण तापमान को नियंत्रित करने के लिए किया गया था।
व्यापक उपयोग [संपादित करें]
नासा ने चरम स्थितियों के लिए डिज़ाइन किए गए हीट पाइप का परीक्षण किया है, जिसमें काम कर रहे तरल पदार्थ के रूप में तरल सोडियम धातु का उपयोग किया गया है। हीट पाइप के अन्य रूपों का उपयोग वर्तमान में संचार उपग्रहों को ठंडा करने के लिए किया जाता है।[33]1967 और 1968 में फेल्डमैन, ईस्टमैन द्वारा प्रकाशन,[34]और काटज़ॉफ़ ने पहले एयर कंडीशनिंग, इंजन कूलिंग और इलेक्ट्रॉनिक्स कूलिंग जैसे व्यापक उपयोगों के लिए हीट पाइप के अनुप्रयोगों पर चर्चा की। ये कागज भी लचीले, धमनी और सपाट प्लेट हीट पाइप का उल्लेख करने वाले पहले थे। 1969 में प्रकाशनों ने टरबाइन ब्लेड कूलिंग के लिए अपने अनुप्रयोगों के साथ घूर्णी ताप पाइप की अवधारणा को पेश किया और क्रायोजेनिक प्रक्रियाओं के लिए हीट पाइप अनुप्रयोगों की पहली चर्चा की।
1980 के दशक में शुरूसोनीमजबूरन संवहन और निष्क्रिय फिनिश्ड हीट सिंक दोनों के स्थान पर अपने कुछ वाणिज्यिक इलेक्ट्रॉनिक उत्पादों के लिए कूलिंग योजनाओं में हीट पाइप को शामिल करना शुरू किया। प्रारंभ में वे रिसीवर और एम्पलीफायरों में उपयोग किए गए थे, जल्द ही अन्य उच्च गर्मी प्रवाह इलेक्ट्रॉनिक्स अनुप्रयोगों में फैल गए।
1990 के दशक के उत्तरार्ध के दौरान तेजी से उच्च गर्मी प्रवाह माइक्रो कंप्यूटर सीपीयू ने यूएस हीट पाइप पेटेंट आवेदनों की संख्या में तीन गुना वृद्धि को बढ़ावा दिया। चूंकि हीट पाइप एक विशेष औद्योगिक गर्मी हस्तांतरण घटक से एक उपभोक्ता वस्तु के लिए विकसित हुआ, जिससे अधिकांश विकास और उत्पादन अमेरिका से एशिया में चला गया।
आधुनिक सीपीयू हीट पाइप आमतौर पर बने होते हैंतांबाऔर काम कर रहे तरल पदार्थ के रूप में पानी का उपयोग करें।[35]
अनुप्रयोग[संपादित करें]
अंतरिक्ष यान [संपादित करें]
अंतरिक्ष यान पर हीट पाइप आमतौर पर लिफाफे के रूप में एक नालीदार एल्यूमीनियम बाहर निकालना का उपयोग करते हैं
स्पेसक्राफ्ट थर्मल नियंत्रण के लिए विशिष्ट अंडाकार एल्यूमीनियम-अमोनिया VCHP, तल पर बाष्पीकरण अनुभाग के साथ, और वाल्व के ठीक नीचे गैर-संघनन गैस जलाशय[36]
अंतरिक्ष यान थर्मल नियंत्रणसिस्टम के पास अपने स्वीकार्य तापमान सीमा के भीतर अंतरिक्ष यान पर सभी घटकों को रखने का कार्य है। यह निम्नलिखित द्वारा जटिल है:
बाहरी स्थितियों में व्यापक रूप से भिन्नता, जैसे किग्रहणों
द्वारा अंतरिक्ष यान से गर्मी निकालनाऊष्मीय विकिरणकेवल
सीमित विद्युत शक्ति उपलब्ध, निष्क्रिय समाधान के पक्ष में
लंबे जीवनकाल, रखरखाव की कोई संभावना नहीं है
कुछ अंतरिक्ष यान 20 साल तक चलने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं, इसलिए विद्युत शक्ति या चलती भागों के बिना गर्मी परिवहन वांछनीय है। थर्मल विकिरण द्वारा गर्मी को अस्वीकार करने का मतलब है कि बड़े रेडिएटर पैन (कई वर्ग मीटर) की आवश्यकता होती है। हीट पाइप औरलूप हीट पाइपअंतरिक्ष यान में बड़े पैमाने पर उपयोग किया जाता है, क्योंकि उन्हें संचालित करने के लिए किसी भी शक्ति की आवश्यकता नहीं होती है, लगभग isothermally संचालित करते हैं, और लंबी दूरी पर गर्मी परिवहन कर सकते हैं।
अंतरिक्ष यान की हीट पाइप में ग्रोव्ड विक्स का उपयोग किया जाता है, जैसा कि इस खंड में पहली तस्वीर में दिखाया गया है। गर्मी पाइपों का निर्माण एल्यूमीनियम को बाहर निकालकर किया जाता है, और आमतौर पर गर्मी हस्तांतरण क्षेत्र को बढ़ाने के लिए एक अभिन्न अंग होता है, जो तापमान में गिरावट को कम करता है। अंतरिक्ष यान में ग्रोज़्ड विक्स का इस्तेमाल किया जाता है, स्थलीय ताप पाइपों के लिए इस्तेमाल की जाने वाली स्क्रीन या सिनकेड विक्स के बजाय, चूंकि हीट पाइप्स को अंतरिक्ष में गुरुत्वाकर्षण के खिलाफ काम नहीं करना पड़ता है। यह अंतरिक्ष यान हीट पाइप को पृथ्वी पर संचालित होने वाले वाटर हीट पाइप के लिए लगभग 25 सेमी अधिकतम लंबाई के विपरीत कई मीटर लंबा होने की अनुमति देता है। अंतरिक्ष यान हीट पाइप के लिए अमोनिया सबसे आम काम करने वाला तरल पदार्थ है। एथेन का उपयोग तब किया जाता है जब गर्मी पाइप को अमोनिया ठंड तापमान से नीचे के तापमान पर संचालित करना चाहिए।
दूसरा आंकड़ा अंतरिक्ष यान के थर्मल नियंत्रण के लिए एक विशिष्ट अंडाकार एल्यूमीनियम / अमोनिया वैरिएबल कंडक्टेंस हीट पाइप (VCHP) दिखाता है। हीट पाइप एक एल्यूमीनियम एक्सट्रूज़न है, जैसा कि पहले आंकड़े में दिखाया गया है। नीचे का निकला हुआ क्षेत्र बाष्पीकरण करनेवाला है। बाष्पीकरण करनेवाला के ऊपर, निकला हुआ किनारा एडिआनेटिक सेक्शन को मोड़ने की अनुमति देने के लिए बंद किया जाता है। कंडेनसर को एडियाबेटिक सेक्शन के ऊपर दिखाया गया है। गैर-कंडेन्सेबल गैस (NCG) जलाशय मुख्य ताप पाइप के ऊपर स्थित होता है। वाल्व को गर्मी पाइप को भरने और सील करने के बाद हटा दिया जाता है। जब जलाशय पर इलेक्ट्रिक हीटर का उपयोग किया जाता है, तो बाष्पीकरण तापमान को सेटपॉइंट के on 2K के भीतर नियंत्रित किया जा सकता है।
संगनक् सिस्टम[संपादित करें]
1990 के दशक के उत्तरार्ध में कंप्यूटर सिस्टम में हीट पाइप का इस्तेमाल किया जाने लगा,[37]जब बिजली की आवश्यकताओं में वृद्धि हुई और बाद में गर्मी उत्सर्जन में वृद्धि हुई, तो शीतलन प्रणालियों पर अधिक मांग हुई। वे अब कई आधुनिक कंप्यूटर सिस्टम में बड़े पैमाने पर उपयोग किए जाते हैं, आमतौर पर गर्मी जैसे घटकों से दूर जाने के लिएसीपीयूतथाजीपीयूताप ऊर्जा को गर्म करने के लिए जहां पर्यावरण में थर्मल ऊर्जा का प्रसार किया जा सकता है।
सौर तापीय[संपादित करें]
हीट पाइप का भी व्यापक रूप से उपयोग किया जाता हैसौर तापीयखाली ट्यूब सौर कलेक्टर सरणियों के साथ संयोजन में जल तापन अनुप्रयोग। इन अनुप्रयोगों में, आसुत जल का उपयोग आमतौर पर तांबे के टयूबिंग की एक सील की गई लंबाई के अंदर गर्मी हस्तांतरण द्रव के रूप में किया जाता है जो एक खाली ग्लास ट्यूब के भीतर स्थित होता है और सूर्य की ओर उन्मुख होता है। कनेक्टिंग पाइपों में, गर्मी परिवहन तरल भाप चरण में होता है क्योंकि थर्मल ट्रांसफर माध्यम एकत्रित पाइपलाइन के एक बड़े हिस्से में भाप में परिवर्तित हो जाता है।[38]
सौर तापीय पानी के ताप अनुप्रयोगों में, एक खाली ट्यूब कलेक्टर की एक व्यक्तिगत अवशोषक ट्यूब अधिक पारंपरिक जीजी उद्धरण की तुलना में 40% अधिक कुशल है, फ्लैट प्लेट जीजी उद्धरण; सौर जल संग्राहक। यह काफी हद तक ट्यूब के भीतर मौजूद वैक्यूम के कारण होता है, जो संवहन और प्रवाहकीय गर्मी के नुकसान को धीमा कर देता है। हालांकि निकाले गए ट्यूब सिस्टम की सापेक्ष क्षमता कम हो जाती है, जब फ्लैट प्लेट संग्राहकों की तुलना में क्योंकि उत्तरार्द्ध में एक बड़ा छिद्र होता है और प्रति इकाई क्षेत्र में अधिक सौर ऊर्जा को अवशोषित कर सकता है। इसका मतलब यह है कि जबकि एक व्यक्तिगत खाली ट्यूब में ट्यूब के अंदर बनाए गए वैक्यूम के कारण बेहतर इन्सुलेशन (कम प्रवाहकीय और संवहनी नुकसान) होता है, एक पूर्ण सौर विधानसभा में पाई गई नलिकाओं की एक सरणी कम अवशोषित सतह होने के कारण प्रति इकाई क्षेत्र में कम ऊर्जा को अवशोषित करती है। एक खाली ट्यूब कलेक्टर के गोल डिजाइन के कारण क्षेत्र ने सूर्य की ओर इशारा किया। इसलिए, दोनों डिजाइनों की वास्तविक विश्व क्षमता एक ही है।
खाली ट्यूब संग्राहक एंटी-फ्रीज एडिटिव्स की आवश्यकता को कम करते हैं क्योंकि वैक्यूम धीमी गर्मी के नुकसान में मदद करता है। हालांकि, ठंड के तापमान में लंबे समय तक जोखिम के तहत गर्मी हस्तांतरण द्रव अभी भी जम सकता है और यह सुनिश्चित करने के लिए सावधानी बरती जानी चाहिए कि ऐसे वातावरण के लिए सिस्टम डिजाइन करते समय ठंड तरल खाली नहीं करता है। उचित रूप से डिजाइन किए गए सौर तापीय जल हीटरों को विशेष योजकों के साथ -3 ° C से अधिक नीचे ठंढ से संरक्षित किया जा सकता है और इनका उपयोग किया जा रहा हैअंटार्कटिकापानी गर्म करने के लिए। [प्रशस्ति पत्र की जरूरत]
पर्माफ्रॉस्ट कूलिंग [संपादित करें]
अलास्का पाइपलाइनसमर्थन पैर रखने के लिए गर्मी पाइप thermosyphons द्वारा ठंडाpermafrostजमे हुए
निर्भर होनाpermafrostमुश्किल है क्योंकि संरचना से गर्मी पारमाफ्रोस्ट को पिघला सकती है। अस्थिरता के जोखिम से बचने के लिए कुछ मामलों में हीट पाइप का उपयोग किया जाता है। उदाहरण के लिए, मेंट्रांस-अलास्का पाइपलाइन सिस्टमतेल में शेष अवशिष्ट जमीन गर्मी के साथ-साथ चलती तेल में घर्षण और अशांति से उत्पन्न गर्मी पाइप जीजी के समर्थन पैरों का संचालन कर सकती है और पेराफ्रोस्ट को पिघला सकती है जिस पर समर्थन लंगर हैं। इससे पाइपलाइन डूब जाएगी और संभवतः क्षतिग्रस्त हो जाएगी। इसे रोकने के लिए, प्रत्येक ऊर्ध्वाधर समर्थन सदस्य को चार ऊर्ध्वाधर गर्मी पाइप के साथ रखा गया हैथर्मोसाइफन.[39]
थर्मोसाइफन की महत्वपूर्ण विशेषता यह है कि यह निष्क्रिय है और इसे संचालित करने के लिए किसी बाहरी शक्ति की आवश्यकता नहीं है। सर्दियों के दौरान, हवा समर्थन के चारों ओर जमीन से अधिक ठंडी होती है। थर्मोसाइफन के तल पर तरल अमोनिया को जमीन से अवशोषित गर्मी द्वारा वाष्पीकृत किया जाता है, आसपास के पर्माफ्रॉस्ट को ठंडा करता है और इसके तापमान को कम करता है। गर्मियों के दौरान, थर्मोसाइफन्स का संचालन बंद हो जाता है, क्योंकि गर्मी पाइप के शीर्ष पर कोई तरल अमोनिया उपलब्ध नहीं है, लेकिन सर्दियों के दौरान अत्यधिक ठंडा होने से जमीन जमी रहती है।
हीट पाइप का उपयोग पेराफ्रॉस्ट के हिस्सों के साथ जमे हुए रखने के लिए भी किया जाता हैकिंघई-तिब्बत रेलवेजहाँ तटबंध और ट्रैक सूरज की गर्मी को अवशोषित करते हैं। प्रासंगिक संरचनाओं के दोनों ओर लंबवत ऊष्मा पाइप उस ताप को आसपास के पर्माफ्रॉस्ट में फैलने से रोकते हैं।
आवेदन के आधार पर कई थर्मोसाइफन डिजाइन हैं:[40]थर्मोप्रोब,थर्मापाइल,गहराई थर्मोसाइफन,स्लोप्ड-थर्मोस्फीयन फाउंडेशन,फ्लैट लूप थर्मोसाइफन फाउंडेशन,हाइब्रिड फ्लैट लूप थर्मोसाइफन फाउंडेशन.
खाना बनाना[संपादित करें]
पहला व्यावसायिक हीट पाइप उत्पाद" थर्मल मैजिक कुकिंग पिन" था; ऊर्जा रूपांतरण प्रणाली, इंक द्वारा विकसित और पहली बार 1966 में बेचा गया।[41]खाना पकाने वाले पिन पानी को काम करने वाले तरल पदार्थ के रूप में इस्तेमाल करते हैं। लिफाफा स्टेनलेस स्टील था, जिसमें संगतता के लिए एक आंतरिक तांबे की परत थी। ऑपरेशन के दौरान, गर्मी पाइप के एक छोर को भुना हुआ के माध्यम से छिद्रित किया जाता है। दूसरा छोर ओवन में फैलता है, जहां यह गर्मी को रोस्ट के बीच तक खींचता है। ऊष्मा पाइप की उच्च प्रभावी चालकता मांस के बड़े टुकड़ों के लिए खाना पकाने के समय को आधा कर देती है।[42]
सिद्धांत भी शिविर स्टोव के लिए लागू किया गया है। ऊष्मा पाइप कम तापमान पर बड़ी मात्रा में ऊष्मा का स्थानान्तरण करता है ताकि सामानों को बेक किया जा सके और अन्य व्यंजनों को शिविर-प्रकार की स्थितियों में पकाया जा सके।
वेंटिलेशन हीट रिकवरी [संपादित करें]
हीटिंग, वेंटिलेशन और एयर कंडीशनिंग सिस्टम में,एचवीएसी, ऊष्मा पाइपों को आपूर्ति और हवा की हैंडलिंग प्रणाली की निकास धाराओं के भीतर या किसी औद्योगिक प्रक्रिया की निकास गैसों में गर्मी ऊर्जा को ठीक करने के लिए तैनात किया जाता है।
इस उपकरण में बहु-पंक्ति वाली फिनिश्ड हीट पाइप ट्यूब की बैटरी होती है जो आपूर्ति और निकास दोनों वायु धाराओं के भीतर स्थित होती है। हीट पाइप के निकास वायु पक्ष के भीतर, सर्द वाष्पित हो जाता है, निकास हवा से गर्मी निकालता है। रेफ्रिजरेंट वाष्प डिवाइस के सप्लाई एयर साइड के भीतर ट्यूब के कूलर सिरे की ओर बढ़ता है, जहाँ यह गर्मी करता है और छोड़ता है। बाती में गुरुत्वाकर्षण और केशिका कार्रवाई के संयोजन से संघनित सर्द रिटर्न। इस प्रकार ऊष्मा को निकास हवा की धारा से ट्यूब वॉल के माध्यम से सर्द में स्थानांतरित किया जाता है, और फिर रेफ्रिजरेंट से ट्यूब की दीवार के माध्यम से आपूर्ति वायु धारा में।
डिवाइस की विशेषताओं के कारण, बेहतर दक्षता प्राप्त की जाती है जब यूनिट को निकास हवा की तरफ से आपूर्ति की गई हवा की तरफ के साथ सीधा लगाया जाता है, जो गुरुत्वाकर्षण के बल से वाष्पीकृत सहायता प्राप्त करने के लिए तरल सर्द को जल्दी से वापस प्रवाह करने की अनुमति देता है। आमतौर पर निर्माताओं द्वारा 75% तक की सकल गर्मी हस्तांतरण क्षमता का दावा किया जाता है।]प्रशस्ति पत्र की जरूरत]
परमाणु ऊर्जा रूपांतरण [संपादित करें]
ग्रोवर और उनके सहयोगी कूलिंग सिस्टम पर काम कर रहे थेपरमाणु ऊर्जा सेलके लियेअंतरिक्ष शिल्प, जहां अत्यधिक तापीय परिस्थितियों का सामना करना पड़ता है। इन क्षार धातु ऊष्मा पाइपों ने ऊष्मा स्रोत से ऊष्मा हस्तांतरित कीऊष्मीकरण करनेवालायाथर्मोइलेक्ट्रिक कनवर्टरबिजली पैदा करना।
1990 के दशक की शुरुआत से, कई परमाणु रिएक्टर बिजली प्रणालियों का प्रस्ताव किया गया है ताकि रिएक्टर कोर और बिजली रूपांतरण प्रणाली के बीच गर्मी परिवहन के लिए गर्मी पाइप का उपयोग किया जा सके।[43]गर्मी पाइप का उपयोग करके बिजली का उत्पादन करने वाला पहला परमाणु रिएक्टर पहली बार 13 सितंबर, 2012 को फ्लैपटॉप विखंडन का उपयोग करते हुए एक प्रदर्शन में संचालित किया गया था।[44]
Wankel रोटरी दहन इंजन [संपादित करें]
ईंधन मिश्रण का प्रज्वलन हमेशा उसी के हिस्से में होता हैWankel इंजन, विद्युत उत्पादन को कम करने वाली, थर्मल ईंधन की असमानता को दूर करने, ईंधन की अर्थव्यवस्था को कम करने और पहनने में तेजी लाने के लिए। वीई वू एट अल द्वारा एसएई पेपर 2014-01-2160, वर्णन करता है: जीजी # 39; एक हीट पाइप असिस्टेड एयर-कूल्ड रोटरी वेन्केल इंजन फॉर इंप्रूव्ड ड्यूरेबिलिटी, पावर और दक्षता जीजी # 39 ;, उन्होंने शीर्ष इंजन में कमी प्राप्त की। तापमान 231 डिग्री सेल्सियस से 129 डिग्री सेल्सियस तक, और एक सामान्य छोटे कक्ष-विस्थापन एयर-कूल्ड के लिए तापमान अंतर 159 डिग्री सेल्सियस से 18 डिग्री सेल्सियस तक कम हो जाता हैयूएवीयन्त्र।
सीमाएं [संपादित करें]
हीट पाइप को विशेष रूप से शीतलन की स्थिति में बांधा जाना चाहिए। पाइप सामग्री की पसंद, आकार और शीतलक सभी का इष्टतम तापमान पर प्रभाव पड़ता है जिस पर गर्मी पाइप काम करते हैं।
जब इसका डिज़ाइन हीट रेंज के बाहर इस्तेमाल किया जाता है, तो हीट पाइप&का आकारऊष्मीय चालकताको प्रभावी ढंग से कम किया गया हैगर्मी चालनअकेले इसकी ठोस धातु आवरण के गुण - ए के मामले मेंतांबाआवरण, मूल प्रवाह का लगभग 1/80। इसका कारण यह है कि इच्छित तापमान सीमा के नीचे कार्यशील द्रव चरण परिवर्तन से नहीं गुजरेगा; और इसके ऊपर, गर्मी पाइप में काम कर रहे सभी तरल पदार्थ वाष्पीकृत हो जाते हैं और संघनन प्रक्रिया बंद हो जाती है।
अधिकांश निर्माता सामग्री सीमाओं के कारण पारंपरिक गर्मी पाइप को 3 मिमी से छोटे नहीं बना सकते हैं।
यह सभी देखें[संपादित करें]
thermosiphon, एक समान तंत्र जिसमें थर्मल ऊर्जा द्रव द्वारा स्थानांतरित की जाती हैउछालवाष्पीकरण और संघनन के बजाय।
सन्दर्भ [संपादित करें]
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