Sebuah pipa panas adalah pasif, dua fase transfer panas-perangkat yang memindahkan energi panas melalui siklus penguapan dan kondensasi abadi. Anggap saja seperti radiator di mobil Anda.
Sebuah pipa panas menggabungkan casing berongga / amplop (misalnya pipa) yang terbuat dari bahan konduktif termal (misalnya tembaga, aluminium), fluida kerja (yaitu cairan yang secara efektif dapat menyerap dan mengirimkan energi), dan struktur sumbu / lapisan bersama-sama dalam sistem tertutup / tertutup sepenuhnya.
Pipa panas digunakan untuk sistem HVAC, aplikasi aerospace (misalnya kontrol termal untuk pesawat ruang angkasa), dan - paling umum - mendinginkan titik panas elektronik. Pipa panas dapat dibuat kecil untuk komponen individu (misalnya CPU, GPU ) dan / atau perangkat pribadi (misalnya smartphone / tablet, laptop, komputer), atau cukup besar untuk menampung lingkup berukuran penuh (mis. Data, jaringan, atau rak server / lampiran ).
Bagaimana Cara Kerja Pipa Panas?
Konsep di balik pipa panas mirip dengan radiator otomotif atau sistem pendingin cair komputer , tetapi dengan keuntungan yang lebih besar. Teknologi pipa panas beroperasi dengan memanfaatkan mekanika (yaitu fisika) dari:
- Konduktivitas termal
- Fase transisi
- Konveksi
- Aksi kapiler
Ujung pipa panas yang mempertahankan kontak dengan sumber bersuhu tinggi (misalnya CPU ) dikenal sebagai bagian evaporator . Ketika bagian evaporator mulai menerima input panas yang cukup (konduktivitas termal), fluida kerja lokal yang terkandung dalam struktur sumbu yang melapisi casing kemudian diuapkan dari cairan ke keadaan gas (transisi fasa). Gas panas mengisi rongga berlubang di dalam pipa panas.
Ketika tekanan udara menumpuk di dalam rongga bagian evaporator, ia mulai menggerakkan uap - membawa panas laten - menuju ujung pipa panas yang lebih dingin (konveksi). Ujung dingin ini dikenal sebagai bagian kondensor . Uap di bagian kondensor mendingin ke titik di mana mengembun kembali ke keadaan cair (transisi fasa), melepaskan panas laten yang diserap oleh proses penguapan. Pemindahan panas laten ke casing (konduktivitas termal) di mana ia dapat dengan mudah dikeluarkan dari sistem (misalnya dengan kipas dan / atau heat sink).
Cairan kerja yang didinginkan direndam oleh struktur sumbu dan didistribusikan kembali ke bagian evaporator (aksi kapiler). Setelah cairan mencapai bagian evaporator, itu menjadi terkena masukan panas, yang melanjutkan siklus lagi.
Untuk memvisualisasikan bagian dalam pipa panas dalam aksi, bayangkan proses ini bekerja dengan lancar dalam siklus:
- Gas mengalir melalui rongga berlubang dari bagian panas ke dingin
- Cairan bergerak melalui struktur sumbu dari bagian dingin ke panas
Pipa panas hanya mampu merelokasi panas ketika gradien suhu berada di dalam rentang operasi sistem - gas tidak akan mengembun ketika suhu melebihi titik kondensasi unsur tersebut, cairan tidak akan menguap ketika suhu kurang dari titik penguapan unsur. Tetapi mengingat berbagai bahan yang efektif dan cairan yang tersedia, produsen dapat menyesuaikan desain pipa panas dan menjamin kinerja.
Keuntungan dan Manfaat Pipa Panas
Versus metode konvensional pendinginan elektronik, pipa panas menawarkan manfaat yang signifikan (dengan beberapa keterbatasan):
- Pendinginan pasif: Pipa panas tidak memerlukan saklar manual atau listrik agar berfungsi. Semua yang diperlukan adalah perbedaan suhu antara bagian evaporator dan kondensor.
- Tanpa perawatan: Pipa panas benar-benar tertutup / sistem tertutup dengan nol komponen mekanis / bergerak.
- Desain yang fleksibel: Pipa panas dapat dibuat dengan ketebalan / diameter setipis 3 mm, dibentuk dalam bentuk u yang cukup ketat untuk melilit tepi sen, dan bekerja dalam arah / orientasi (tidak tergantung pada gravitasi) . Aspek desain yang fleksibel ini memungkinkan pipa panas untuk memenuhi bentuk dan / atau persyaratan khusus.
- Konduktivitas tinggi: Pipa panas dibuat dengan bahan yang mampu menangani suhu hingga lebih dari 1000 derajat C. Pemilihan material casing, fluida kerja, dan struktur sumbu memungkinkan desainer menyempurnakan rentang suhu operasi.
- Nilai: Pipa panas cenderung lebih kecil, lebih ringan, lebih efektif, dan lebih terjangkau untuk diproduksi dibandingkan jenis sistem pendingin yang sebanding.