Heat pipe , heat pipe , heat pipe ( angl. heat pipe ) - prvek teplosměnného systému, jehož princip fungování je založen na skutečnosti, že v uzavřených trubkách vyrobených z teplovodivého kovu (například mědi ) a dalších materiálů je nízkovroucí kapalina . K přenosu tepla dochází v důsledku skutečnosti, že se kapalina odpařuje na horkém konci trubice, absorbuje teplo z vypařování a kondenzuje na studeném konci, odkud se pohybuje zpět na horký konec.
Existují dva typy tepelných trubic: s hladkými stěnami a s porézním povlakem na vnitřní straně. V trubkách s hladkými stěnami se zkondenzovaná kapalina vrací do odpařovací zóny pouze vlivem gravitace - jinými slovy, taková trubice bude fungovat pouze v poloze, kdy je kondenzační zóna nad odpařovací zónou a kapalina má schopnost odtékat do odpařovací zóny. Tepelné trubky s výplní (knoty, keramika atd.) mohou pracovat téměř v jakékoli poloze, protože kapalina se působením kapilárních sil vrací do odpařovací zóny svými póry a gravitace hraje v tomto procesu nevýznamnou roli.
Materiály tepelných trubic a chladiva se vybírají na základě podmínek aplikace, od kapalného helia pro ultra nízké teploty po rtuť a dokonce i indium pro vysokoteplotní aplikace. Většina moderních potrubí však používá jako pracovní tekutinu čpavek , vodu , metanol a etanol .
Základní princip fungování tepelných trubic využívajících gravitaci (tzv. dvoufázové termosifony ) pochází z doby páry. Moderní koncepce využívající kapilární efekt v tepelných trubicích navrhl RS Gaugler z General Motors v roce 1942 ( patent US2448261A [1] ) [2] . Výhody kapilárních systémů byly také nezávisle vyvinuty a demonstrovány Georgem Groverem z Los Alamos National Laboratory v roce 1963 a následně publikovány v Journal of Applied Physics .
| Látka | od, K | to, K |
|---|---|---|
| Helium, kapalina | 2 | čtyři |
| Voda | 298 | 573 |
| ethanol | 273 | 403 |
| methanol | 283 | 403 |
| Amoniak | 213 | 373 |
| Rtuť | 523 | 923 |
| Sodík | 873 | 1473 |
| Indium | 2000 | 3000 |
Mají omezený efektivní rozsah použití. Pokud je překročena návrhová teplota, veškerá chladicí kapalina se může změnit na páru, což povede ke katastrofálnímu poklesu tepelné vodivosti trubky (až o 1/80). Naopak při nedostatečné teplotě se kapalina špatně odpařuje.
Stejný princip se používá u táborových kamen.
Trubky se úspěšně používají v systémech vytápění, ventilace a klimatizace (HVAC) , zejména v systémech rekuperace vzduchu , kdy vzduch odváděný z místnosti vyměňuje teplo s čerstvým vzduchem přicházejícím z ulice. Výrobci takových systémů uvádějí jejich účinnost na úrovni 75 %.
Kompaktnost a účinnost termotrubic je důvodem jejich širokého uplatnění v kosmické technice . Zároveň je nutné počítat s takovými vlastnostmi práce ve vesmíru, jako jsou: mikrogravitace , ztráta energie pouze zářením, omezený elektrický výkon, v souvislosti s nímž jsou preferovány pasivní systémy, dlouhá životnost, nemožnost (nebo extrémní omezení) údržby.