Os 7 mitos mais comuns sobre tubos de calor

À medida que os dispositivos eletrónicos continuam a evoluir, exigindo mais funcionalidades e maior fiabilidade, o calor excessivo continua a ser um obstáculo significativo ao desenvolvimento de aplicações de próxima geração com melhor desempenho e inovações revolucionárias. Em todos os setores, especialmente nos setores móvel, médico, de telecomunicações e da Internet das Coisas (IoT), o desafio é criar novos produtos e sistemas que sejam compactos, multifuncionais e capazes de gerenciar altas cargas de calor com alta confiabilidade. Os engenheiros enfrentam o desafio de lidar com o calor de maneira eficaz, pois os consumidores exigem dispositivos menores, mais finos e mais potentes, com opções, recursos e capacidades adicionais.

O resfriamento bifásico está evoluindo rapidamente e ganhando popularidade para enfrentar esses desafios. Os tubos de calor, em particular, provaram ser altamente eficazes na obtenção de resfriamento mais rápido, menor peso, maior confiabilidade e maior vida útil. No entanto, a sua vantagem mais significativa reside na flexibilidade do seu design, integrando-se perfeitamente nos sistemas térmicos para melhorar significativamente a eficiência e a capacidade de refrigeração.

Visão geral:

Os componentes do tubo de calor combinam a transferência de calor bifásica passiva madura e confiável com várias outras tecnologias de gerenciamento térmico para gerar soluções de resfriamento eficazes e duráveis. Com mais de cinquenta anos de inovação e experiência na fabricação de soluções de tubos de calor, a Boyd está bem equipada para projetar e fabricar soluções de resfriamento eficientes e duráveis ​​que podem operar sob as condições ambientais mais exigentes.

Paredes e núcleos de cobre extensíveis podem ser dobrados ou achatados para atender aos requisitos térmicos e geométricos das aplicações. Essa flexibilidade pode ser utilizada para reduzir o tamanho geral, aumentar o contato superficial ou organizar tubos de calor em torno do hardware instalado. Os tubos de calor podem ser incorporados em outras tecnologias para acelerar a dissipação de calor ou utilizar tubos de calor dentro de um sistema para transportar calor da fonte de calor para um local de dissipação seguro.

 

Equívoco 1:Se um tubo de calor quebrar, haverá vazamento de líquido no meu dispositivo eletrônico.

Verdade:Os tubos de calor raramente ou nunca quebram. Em cenários extremamente improváveis, uma quantidade mínima de líquido no tubo pode saturar o seu núcleo, mas não pode pingar ou vazar no seu dispositivo eletrônico. Os tubos de calor são inerentemente robustos, operando como um sistema puramente passivo, sem peças móveis que possam desgastar-se com o tempo. Para "quebrar" um tubo de calor bem fabricado, seria necessário cortá-lo ou submetê-lo a dobras ou dobras excessivas. Os tubos de calor são preenchidos sob vácuo, garantindo que o volume de fluido no tubo permaneça na forma de vapor, evitando qualquer gotejamento.

Sua durabilidade, maior confiabilidade e características livres de vazamentos tornam os tubos de calor a solução ideal para aplicações aeroespaciais, médicas, eletrônica de consumo, aplicações de alta potência que exigem alta confiabilidade e mercados onde vazamentos de soluções líquidas tradicionais podem ter consequências catastróficas.

 

Equívoco 2:Os tubos de calor são pesados.

Verdade:Os tubos de calor podem reduzir mais o peso do que adicionar aos componentes.

Embora os tubos de calor sejam normalmente feitos de cobre (um material relativamente pesado), alguns acreditam erroneamente que a integração dos tubos de calor aumentará o peso da sua solução. No entanto, apesar de serem feitos de cobre, os tubos de calor são ocos, reduzindo o peso da solução e melhorando o desempenho térmico de várias maneiras. Tubos de calor são comumente usados ​​para transferir calor para áreas mais frias, mais remotas e mais abertas, onde o fluxo de ar e o espaço podem ser melhor utilizados. Isso permite a adição de ventiladores e estruturas de aletas leves nesses espaços, reduzindo o tamanho e o peso geral da solução de resfriamento.

Outro exemplo comum é a substituição dos dissipadores de calor tradicionais de cobre ou dissipadores de calor maiores por uma base de alumínio embutida com tubos de calor. A alta eficiência de dissipação de calor dos tubos de calor distribui o calor de maneira uniforme e rápida por todo o dissipador de calor, melhorando a eficiência, reduzindo o tamanho do dissipador de calor e os requisitos de material, diminuindo, em última análise, o peso e o custo geral da solução.

 

Equívoco 3:Os tubos de calor só podem ser usados ​​com evaporadores e condensadores em ambas as extremidades.

Verdade:Os tubos de calor operam em todo o seu comprimento, independentemente da sua posição no tubo; eles transferem calor de forma consistente das áreas mais quentes para as mais frias.

Os tubos de calor são normalmente projetados como componentes de gerenciamento de calor para transportar calor de uma fonte de calor de uma extremidade a outra para uma dissipação segura e eficaz. Embora esse uso seja comum, não é a única maneira de empregar tubos de calor.

A estrutura do pavio dos tubos de calor permite que eles operem em qualquer direção, muitas vezes atravessando todo o comprimento do tubo. O calor, por sua natureza, passa do quente para o frio, e os tubos de calor não são exceção. Independentemente de onde o calor é colocado ao longo do tubo, ele sempre fluirá da fonte de calor em direção ao ponto de condensação e depois retornará através do núcleo. Isso aumenta a flexibilidade do projeto e as opções de uso de tubos de calor, permitindo um gerenciamento térmico mais inovador e econômico. Uma dessas aplicações é incorporar tubos de calor para propagar calor em vez de transferir calor. Quando os tubos de calor são incorporados na parte inferior de um dissipador de calor, o calor é distribuído ao longo de todo o comprimento do tubo de calor, em vez de condensar em uma área fixa. Por exemplo, integração de tubos de calor em dissipadores de calor refrigerados a ar para ampliar o desempenho de alta potência, reduzindo a necessidade de sistemas líquidos ao resfriar IGBT de alta potência.

 

Equívoco 4:Os tubos de calor só podem propagar o calor em linha reta. Se eu quiser espalhar o calor por toda a base, preciso de um dissipador de calor.

Verdade:Os tubos de calor podem ser dobrados, comportando-se de forma semelhante a um dissipador de calor, mas com uma estrutura mais integrada.

Quando os tubos de calor foram inicialmente introduzidos e integrados com outras tecnologias, eles eram incorporados em linhas retas. Para obter uma dissipação de calor mais uniforme, os engenheiros usaram dissipadores de calor. Embora os espalhadores de calor possam alcançar efetivamente uma difusão de calor uniforme, eles apresentam seu próprio conjunto de desafios de projeto que podem não ser adequados para todas as aplicações.

Embora os tubos de calor movam o calor apenas ao longo de seu eixo, o eixo pode ser dobrado ou usado com vários tubos de calor para atuar efetivamente como um mecanismo de difusão planar semelhante a um dissipador de calor. Os tubos de calor são mais econômicos, estruturalmente mais robustos e podem ser projetados para imitar a função e o desempenho de um dissipador de calor. Se incorporados corretamente, os tubos de calor podem suportar forças de montagem significativas em aplicações onde uma câmara de vapor pode ser muito frágil.

 

Equívoco 5:Os tubos de calor precisam estar muito quentes para funcionar.

Verdade:A tecnologia de fabricação permite que os tubos de calor funcionem mesmo com uma pequena diferença de temperatura.

Como os tubos de calor dependem da evaporação e da condensação para funcionar, existe um equívoco comum de que deve haver uma grande diferença de temperatura ou alta temperatura para que os tubos de calor sejam benéficos. No entanto, como os tubos de calor são preenchidos com vácuo antes da vedação, o fluido dentro deles existe simultaneamente nas formas líquida e vapor em seu ponto de saturação. Isto é semelhante a ferver um líquido a temperaturas mais baixas sob pressão reduzida, tal como em altitudes mais elevadas e pressões mais baixas. As moléculas requerem menos calor para serem excitadas o suficiente para mudar de líquido para vapor. Portanto, a temperatura da fonte de calor não precisa atingir o ponto de ebulição da temperatura ambiente padrão para iniciar a mudança de fase. Na verdade, apenas alguns graus de diferença entre as regiões “quente” e “fria” do tubo de calor são suficientes para que ele funcione. Esta é uma das principais vantagens da utilização de tubos de calor, pois pode minimizar a resistência térmica da solução.

 

Equívoco 6:Os tubos de calor não podem ser usados ​​em condições de congelamento.

Verdade:Os tubos de calor podem ser desenvolvidos para operar em condições extremamente adversas, como ambientes gelados.

O modo operacional dos tubos de calor em condições ambientais depende dos materiais e do design. Embora cobre/água seja a combinação mais popular, outros materiais podem ser usados ​​para requisitos específicos. Líquidos como amônia, metanol e acetona podem ser combinados com metais compatíveis para formar tubos de calor que operam em temperaturas muito abaixo de -60 grau .

Equívoco 7:Os tubos de calor são caros.

Verdade:Adicionar tubos de calor pode reduzir os custos gerais da solução.

A ductilidade do cobre permite a fabricação econômica, vedação confiável e fácil dobra e prensagem em formas geométricas específicas. Boyd aperfeiçoou os processos de fabricação e a tecnologia de design de tubos de calor para produzir tubos de calor de cobre/água de alto desempenho e econômicos. Os tubos de calor permitem que os engenheiros usem tubos de calor de alumínio e incorporados em aplicações que exigem bases com aletas de cobre, reduzindo custos. Eles também podem eliminar a necessidade de ventiladores ou outros componentes, economizando dinheiro e peso.

Concluindo, os tubos de calor são versáteis e altamente benéficos no gerenciamento térmico, dissipando vários equívocos. Esses equívocos geralmente resultam da falta de compreensão das capacidades e aplicações da tecnologia. Com a capacidade de aumentar a eficiência do resfriamento, reduzir o peso e operar em diversas condições, os tubos de calor representam uma solução confiável e econômica no cenário em constante evolução das aplicações eletrônicas e de alta potência.