Caloducs et radiateurs à caloducs

Caloducs et radiateurs à caloducs

Un caloduc typique se compose d'une coque, d'un noyau d'aspiration et d'un couvercle d'extrémité, qui aspire l'intérieur du tuyau dans 1,3 × Après une pression négative de (10-1-10-4) Pa, remplissez le matériau poreux capillaire du tuyau d'aspiration. noyau fermement contre la paroi interne du tube avec une quantité appropriée de liquide de travail et scellez-le. Une extrémité du tuyau est la section d'évaporation (section de chauffage) et l'autre extrémité est la section de condensation (section de refroidissement). Une section d'isolation peut être disposée entre les deux sections en fonction des besoins de l'application. Lorsqu'une extrémité du caloduc est chauffée, le liquide contenu dans le noyau capillaire s'évapore et se vaporise. La vapeur s'écoule vers l'autre extrémité sous une petite différence de pression, libérant de la chaleur et se condensant en un liquide. Le liquide retourne ensuite vers la section d’évaporation le long du matériau poreux par force capillaire. Dans ce cycle, la chaleur est transférée d’une extrémité du caloduc à l’autre. Au cours du processus de transfert de chaleur, les caloducs impliquent les six processus principaux interdépendants suivants :

(1) La chaleur est transférée de la source de chaleur à travers la paroi du caloduc et le noyau d'aspiration rempli de liquide de travail jusqu'à l'interface (vapeur liquide) ;

(2) Le liquide s'évapore à l'interface (vapeur liquide) dans la section d'évaporation ;

(3) La vapeur à l’intérieur de la chambre à vapeur s’écoule de la section d’évaporation vers la section de condensation ;

(4) La vapeur se condense à l'interface gaz-liquide dans la section de condensation :

(5) La chaleur est transférée de l'interface (vapeur-liquide) à la source froide à travers le noyau d'aspiration, le liquide et la paroi du tube :

(6) En raison de l'action capillaire à l'intérieur du noyau d'aspiration, le liquide de travail condensé retourne vers la section d'évaporation.

Caractéristiques de base

Le caloduc est un élément de transfert de chaleur qui repose sur le changement de phase de son liquide de travail interne pour réaliser le transfert de chaleur et présente les caractéristiques de base suivantes.

1. Conductivité thermique très élevée

Le caloduc interne repose principalement sur le transfert de chaleur à changement de phase gaz-liquide du liquide de travail, avec une faible résistance thermique, ayant ainsi une conductivité thermique élevée. Par rapport aux métaux tels que l’argent, le cuivre et l’aluminium, les caloducs avec un poids unitaire peuvent transférer plusieurs ordres de grandeur de chaleur en plus. Bien entendu, une conductivité thermique élevée est également relative, car les différences de température existent toujours et ne peuvent pas violer la deuxième loi de la thermodynamique. De plus, la capacité de transfert de chaleur des caloducs est limitée par divers facteurs et il existe certaines limites de transfert de chaleur ; La conductivité thermique axiale des caloducs est forte et il n'y a pas beaucoup d'amélioration dans la direction radiale (sauf pour les caloducs radiaux).

2. Excellentes propriétés isothermes

La vapeur dans la cavité interne du caloduc est dans un état saturé et la pression de la vapeur saturée est déterminée par la température de saturation. La chute de pression provoquée par la vapeur saturée circulant de la section d'évaporation vers la section de condensation est très faible. Selon les équations thermodynamiques, la chute de température est également très faible, de sorte que le caloduc possède d'excellentes propriétés isothermes.

3. Variabilité du flux thermique

Les caloducs peuvent modifier indépendamment la zone de chauffage des sections d'évaporation ou de refroidissement, c'est-à-dire entrer de la chaleur avec une zone de chauffage plus petite et produire de la chaleur avec une zone de refroidissement plus grande. Alternativement, les caloducs peuvent apporter de la chaleur avec une zone de transfert de chaleur plus grande et produire de la chaleur avec une zone de refroidissement plus petite, ce qui peut modifier la densité du flux thermique et résoudre certains problèmes de transfert de chaleur difficiles à résoudre par d'autres méthodes.

4. Réversibilité du sens du flux de chaleur

Un caloduc central placé horizontalement, en raison de sa force de circulation interne étant une force capillaire, peut servir de section d'évaporation lorsqu'il est chauffé à l'une ou l'autre extrémité, et de section de condensation lorsque l'autre extrémité dissipe la chaleur vers l'extérieur. Cette fonctionnalité peut être utilisée pour aplatir la température des engins spatiaux et des satellites artificiels dans l'espace, ainsi que pour les réacteurs chimiques et autres dispositifs qui libèrent d'abord de la chaleur, puis l'absorbent.

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