迴路式熱虹吸管 (Loop Thermosyphon)

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        迴路式熱虹吸管 (Loop Thermosyphon 或稱 Loop Thermal Syphon)分為下列幾個部分: 蒸發器,蒸氣管,冷凝器與液體回流管。作動原理非常單純,利用腔體內低壓環境,蒸發器內的工作流體受熱汽化,經由蒸汽管傳遞至冷凝區,到達冷凝區的氣態工質經與外界熱交換放熱後,凝結成液態, 藉由液體回流管迴流至蒸發器,完成一次循環。工作流體在氣態與液態的相變過程產生的壓力與密度差,與重力的效應, 為迴路式熱虹吸管循環作動的主要驅動力。透過適當的規劃與計算,工作流體能按所需方向流動,工質在蒸發器吸收與在冷凝器釋放大量的熱能,達到高效率與長距離熱傳之目的。

        一般來說兩相流熱傳的等效熱傳導係數可達純鋁的50~100倍,在特定的高功率條件時,其性能會更為優異。常見的兩項流元件還包括熱導管(Heat pipe)和均溫板(Vapor chamber),作動原理相似,因為成型製程不同,所以應用上各有優勢與限制,在散熱應用領域,開發者應全面的考慮與理解各種方案的優缺點,方能挑選符合規格與開發預算的最佳方案。

        對比熱導管和均溫版, 迴路式熱虹吸管的優勢在於長距離,高功率和高功率密度(Power density)的熱傳, 透過專業的設計規劃,更能實現單一迴路串接多個發熱元件。熱導管與均溫版適用的功率密度(Power density) 約為10~50W/cm^2 ; 而迴路式熱虹吸管的蒸發器,可以輕易的負載30~80W/cm^2 , 甚至100W/cm^2, 所以更適合大功率且長距離的熱傳應用。

         與水冷系統相比, 迴路式熱虹吸管為物理運轉, 結構較為單純, 不需要泵浦即可透過流體相變化的壓力與密度差異自行循環, 避免機械泵浦後續維修替換, 除提高產品的可靠度, 更能降低運轉成本。惟其運作需仰賴重力輔助流體循環,特定角度範圍內的操作與性能穩定是可行的, 但尚無法做到全角度熱傳性能穩定運作, 故產品的工作角度方向,在專案開發之初需要與客戶共同規劃定義。

 

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