Quick-Ohm , Bauteile, Wärmemanagement, Industriekeramik Sitemap Datenschutz Impessum English

Wärmemanagement

     
 

Heatpipes (Wärmerohre)
Sinter Heatpipes, Mesh Heatpipes,
Groove Heatpipes, Methanol Heatpipes

 
     
Heatpipes: Kapillarstruktur Sinter Heatpipes: Kapillarstruktur Mesh Heatpipes: Kapillarstruktur Groove
Heatpipes: Sinter Heatpipe: Kupfer Heatpipe mit Antioxidationsschicht   Heatpipes: Mesh Heatpipe: Kupfer Heatpipe vernickelt Heatpipes: Groove Heatpipe: Kupfer Heatpipe vernickelt
Heatpipes: Kupfer vernickelt oder
Antioxidationsschicht
Heatpipes: Kupfer vernickelt Heatpipes: Kupfer vernickelt

     
Heatpipes: Kundenspezifisch Heatpipes: Biegeservice Heatpipes: 3-D Heatdiffuser
Heatpipes: vierkant Heatpipe: Kupfer Heatpipe vernickelt Heatpipes: gebogene Heatpipe: Kupfer Heatpipe vernickelt Heatpipes: Heatdifuser: 3D Heatfuser
Heatpipes: Querschnitt / Oberfläche nach Wunsch Heatpipes: Lieferung gebogene Heatpipes  Heatdiffuser: nach Kundenzeichnung, Simulation möglich



    Heatpipes

In sogenannten Hochtemperatur-Heatpipes befinden sich Alkalimetalle, die nach Merit-Zahl als beste Wärmeträger fungieren. Äußere Bedingungen bilden bei der Wahl des Kühlmediums die größte Abhängigkeit. Mittels Kapillarwirkung fließt die Flüssigkeit nun durch eine Sinter-Innenbeschichtung, ein Drahtgeflecht oder eine Grooves-Strutur, und transportiert die Wärme ab zum Kühlkörper (Wärmrsenke). Die Struktur im Inneren besteht mehrheitlich aus Sinter-Kapillaren, welche sich als sehr tolerant gegenüber Biegungen erweisen und zudem nahezu unabhängig von der Schwerkraft operieren können. Bei sogenannten Nicht-Kapillar-Heatpipes hängt der Wirkungsgrad von der vertikalen Einbaulage ab. Natürlich ist aber auch das Material, aus dem die Heatpipe besteht ausschlaggebend, denn nicht alle Stoffe eignen sich gleichermaßen in Kombination miteinander. Im unteren Temperaturbereich bestehen Heatpipes meist aus Kupfer, da das Material eine hohe Wärmeleitfähigkeit besitzt – zudem ist es leicht kaltverformbar, korrosionsbeständig und langzeitstabil. In seltenen Fällen wird Edelstahl verwendet, dieses ist jedoch aufgrund der Materialeigenschaften aufwendiger zu verarbeiten. Bei Hochtemperatur-Heatpipes werden wärmfeste Stähle oder Nickelbasislegierungen zur Herstellung verwendet.

Eine Heatpipe ermöglicht durch ihre Suprawärmeleitfähigkeit den effizienten Energietransport bei geringen Verlusten. Sie ist in der Regel rohrförmig, existiert aber auch in anderen Bauformen und Leistungsspezifikationen in Form von Loop Heatpipes (LHP) oder Pulsating Heatpipes (PHP). In ihrem Inneren verdampft bei Energiezufuhr das Arbeitsmaterial und bewegt sich durch das Druckgefälle zu den kälteren Bereichen. Dort kondensiert es,fließt durch die Schwer- oder Kapillarkraft zurück in die wärmeren Bereiche und schließt dadurch den Kreislauf. Abhängig von der Einsatztemperatur kommen unterschiedliche Arbeitsmedien zum Einsatz. Abhängig von Temperatur und Druck können zum Beispiel auch Medien wie Wasser effizient arbeiten, welches zwischen 10 und 200 Grad Celsius eingesetzt werden kann.

Die Anwendungsgebiete von Heatpipes sind vielfältig. Sie finden zum Beispiel Verwendung im Bauwesen, in der Computer- und Kraftfahrzeugtechnik, in Chemie und Maschinenbau, und sogar in der Raumfahrt. Überall dort, wo es notwendig ist, Wärme abzuleiten, um Bauteile zu schützen.

Wir sind spezialisiert darauf, Ihnen für Ihr Projekt, das bestmögliche Kühlsystem zusammenzustellen. Dabei legen wir höchsten Wert auf die Wünsche unserer Kunden bis ins kleinste Detail. Durch unseren Heatpipe-Biegeservice sind wir in der Lage, einzelne Elemente bedarfsgerecht anzupassen.

 

Schematischer Schnitt durch eine Heatpipe: Funktionsprinzip einer Heatpipe und Konstruktion



    Heatpipe Kühlkörper

Effektivität und Effizienz – Heatpipes erreichen erstaunliche Ergebnisse beim Thermomanagement und sind als ein wichtiger Bestandteil dessen unverzichtbar. Werden Heatpipes durch entsprechende Verfahren zu einem Kühlkörper kombiniert, ist nicht nur der Einsatz in zahlreichen Anwendungsgebieten gewährleistet, sondern die Kühlleistung um ein Vielfaches optimiert. Die Wärme wird effizient von Hot-Spots abgeleitet und ein Heatpipe-Kühlkörper ist auch für den Einsatz in begrenzten Einbauumgebungen prädestiniert. Die Kombination aus Heatpipes und Kühlkörpern ermöglicht eine größere und variable Distanz. Diese Komponenten sind mit einer Vielzahl an Fertigungskomponenten erweiterbar.

Kühlkörper sind Wärmetauscher, welche in diversen Größen und Formen existieren. Sie übertragen Energie in Form von Wärme an ein anderes Medium, wie beispielsweise Luft. Diese besitzt nur geringe Wärmekapazität und nimmt demnach nur geringe Energie auf. Für den maximalen Nutzen wird deshalb eine möglichst große Oberfläche benötigt, um mehr Energie abgeben zu können. Dieser Effekt wird durch sogenannte Finnen beziehungsweise Rippen erhöht. Meist bestehen Kühlkörper aus Kupfer, Aluminium oder in seltenen Fällen auch aus Silber. Aluminium-Kühlkörper haben den Vorteil, dass sie vergleichsweise auch bei größeren Bauteilen ein geringes Gewicht aufweisen. Sie bieten aber nicht in jedem Fall eine optimale Wärmeleitung. Kupfer hingegen ist zwar schwerer, aber auch deutlich beständiger. Ein weiterer Vorteil ergibt sich daraus, dass das Metall die Wärme wesentlich effektiver leitet. Das hohe Gewicht kann jedoch in einigen Anwendungen problematisch werden. In Kombination mit Heatpipes können sowohl Aluminium als auch Kupfer als Interface oder Kühlfinnenmaterial verwendet werden um so den optimalen Individual-Kühlkörper zu gestalten.

Wir bieten Kühllösungen – maßgeschneidert für Ihr Projekt. Für unsere Standard-Heatpipes stehen wir Ihnen gern beratend zur Seite. Natürlich realisieren wir für Sie auch individuelle Wünsche.


    Simulation

Wärme kann mit Hilfe unserer Simulationen exakt an das Projekt angepasster Heatpipes effizient abgeleitet werden. Für die optimale Planung können thermische Systeme innerhalb einer simulierten Testumgebung mit Hilfe eines CFD-Tools (Computational Fluid Dynamics) auf Schwachstellen geprüft und ausgewertet werden. Dieser Schritt ermöglicht eine enorme Kosten- und Zeiteinsparung in der Prototypenphase, da diese auf ein Minimum reduziert werden weil Versuche erst in der Simulation stattfinden. So kann die Heatpipe bereits vor Produktionsbeginn genau an die Anforderungen angepasst und Komplikationen weitgehend vermieden werden.

Je nach Kühlbedarf kann die Form von Kühlkörpern variieren, unser Sortiment führt eine Vielzahl verschiedener Modelle, welche ganz spezifisch jedes Anwendungsgebiet abdecken.


    Loop Heatpipes

Loop Heatpipes sind zweiphasige Wärmerohre, welche sich der Kapillarwirkung bedienen, um Wärme vom Hot-Spot komplett passiv zu einem Kondensator oder Radiator zu leiten. Im Vergleich zu konventionellen Heatpipes bieten Loop Heatpipes einige Vorteile. Zum einen können LHPs sehr große Distanzen von bis zu einigen Metern überbrücken. Zum anderen kann dieser Typ Wärmerohr komplett unabhängig von Gravitation arbeiten. Diese Tatsache eröffnet vielfältige Anwendungsfelder, wie zum Beispiel in der Raumfahrt. Loop Heatpipes finden in den meisten Kommunikationssatelliten Verwendung und kühlen dort empfindliche elektronische Komponenten und Systeme.

Der Kreislauf im System entsteht dadurch, dass Hitzeeinwirkung auf den Verdampfer die Flüssigkeit im Inneren erhitzt und zum Verdampfen bringt. Durch den steigenden Druck bewegt sich diese durch die Dampfleitung in Richtung Kühlkörper (Wärmesenke). Dort gibt sie die aufgenommene Wärme an die Umgebung weiter, kühlt ab und fließt über eine Druckausgleichskammer wieder Richtung Verdampfer. In diesem befinden sich zwei Arten Docht, welche eine Kapillarwirkung aufbauen und dafür sorgen, dass der erhitzte Teil des Kreislaufes ständig mit Flüssigkeit versorgt ist.

Die Vorteile eines solchen Systems werden deutlich: Durch die passive Bewegung der Flüssigkeit wird die notwendige Technik vereinfacht. Die Leitungen sind flexibel und biegsam und können daher auf einfache Art und Weise verlegt oder verarbeitet werden. Zudem lässt sich Hitze über große Distanzen transportieren – egal, in welcher Schräglage sich der Kreislauf befindet, ein Fluss und eine einwandfreie Funktion sind in jeder Position gegeben.

Die Planung eines Loop-Heat-Kreislaufs ist mit einem erheblichen Aufwand verbunden. Wir stehen Ihnen bei der Umsetzung Ihres Projekts mit unserem Fachwissen gern beratend zur Seite.

Heatpipes:: Loop Heatpipes



Im Vergleich zu Loop Heatpipes existiert in konventionellen Heatpipes kein kontinuierlicher Kreislauf mit klar getrennten Bauelementen, wie Verdampfer, Kondensator und Ausgleichsbehälter. Dadurch sind Heatpipes wesentlich kompakter in ihrer Bauweise und können selbst auf kleinstem Raum eingesetzt werden. Sie gewährleisten einen effizienten Wärmeabtransport und arbeiten dabei völlig passiv. Innen sind diese Rohre mit einem Geflecht aus Kupfer versehen, das eine Kapillarwirkung zur Folge hat. Dadurch fließen Flüssigkeiten wie destilliertes Wasser unter erhöhtem Druck von warm nach kalt und tragen so zur Kühlung empfindlicher Komponenten bei. Die Form unserer Heatpipes ist frei wählbar und wird nach Kundenzeichnung gefertigt. Hierbei wird zudem darauf geachtet, das Bauteil auf mögliche Optimierungen zu prüfen und diese in Absprache mit dem Kunden zu verwirklichen.



Eine Vielzahl von Elementen:


Mesh- und Sinter-Heatpipes Methanol-HeatpipesHeatdiffuser PeltierelementeThermogeneratoren Peltier-Controller Lüftergitter

Wärmekoppel-Elemente Wärmrleitpaste Wärmeleitkleber Carbon-Wärmeleitfolie Silikonscheiben Aluminiumoxid-Scheiben Lüfter

Experimentier-Bausätze


und vieles mehr... finden Sie in unserem Online-Shop!

    Direkt zum Shop

 

 

 

      Warum haben Heatpipes von QUICK-OHM Premium Qualität?

 

   Technik:

   Service

   Sonderservice

 

 

 

 

10 wichtige Regeln für die Verwendung von Heatpipes (Wärmerohre) Heatpipes:: 10 wichtige Regeln für die Verwendung von Heatpipes


  1. Eine Heatpipe beinhaltet ein System, das partiell als Verdampfer der Heatpipe-Flüssigkeit wirkt (warmer Ort) und partiell, an anderer Stelle der Geometrie, als Flüssigkeitskondensator (kühlerer Ort). Das eigentliche Transportmedium ist der Flüssigkeitsdampf.

  2. Innerhalb der Heatpipe herrscht überall (nahezu) die gleiche Temperatur, auch wenn die (heiße) Übergangsfläche auf Seiten des zu kühlenden Objektes (warmer Ort) gegenüber der (kalten) Übergangsfläche auf Seiten des Kühlsystems/Wärmetauschers (kühlerer Ort) sehr große Temperaturunterschiede aufweist.

  3. Heatpipes sind Bauteile, mit denen sich Wärme sehr effizient und schnell von einem warmen Ort zu einem anderen kühleren Ort transportieren lässt. Sie werden deshalb auch mitunter als thermische Supraleiter bezeichnet. Der Wärmetransport kann bezogen auf Wärmemenge und Geschwindigkeit bis zum 100-10.000fachen betragen verglichen mit einem geometrisch gleichen Bauteil aus massivem Kupfer.

  4. Mit Heatpipes können auch absolut gleichmäßig temperierte Arbeitsräume und -flächen geschaffen werden.

  5. Entscheidend für die Nutzung der vollen Leistung von Heatpipes sind die Wärmeübergänge, einerseits vom zu kühlenden Objekt (warmer Ort) zum einen Ende der Heatpipe, und andererseits vom anderen Ende der Heatpipe zum folgenden Kühlsystem / Wärmetauscher (kühlerer Ort).

  6. Der Wärmeübergang an diesen Anschlussstellen muss möglichst gut sein. Mit anderen Worten, der Wärmeübergangswiderstand muss besonders klein sein. Es empfiehlt sich deshalb, für den Start von Neuentwicklungen Heatpipe-Systeme mit integrierten Anschlußflächen zu beschaffen. Der schlechteste Wärmeübergang des Gesamtsystems vom zu kühlenden Objekt Kühlsystem/Wärmetauscher begrenzt dessen Leistungsfähigkeit. Ein mangelhaft ausgeführte thermische Verbindung (mit einem zu hohen Wärmewiderstand) zwischen warmem Ort über die Heat Pipe zum Wärmetauscher (Ort) kann nicht durch eine noch so effiziente Heatpipe ausgeglichen werden.

  7. Heatpipes müssen in dem Temperaturbereich und Leistungsbereich betrieben werden, der ihrer Auslegung entspricht. Ansonsten bricht der Wärmetransportvorgang zusammen oder er kann sich erst gar nicht ausbilden. Je nach Ausgangsbedingung (Temperaturniveau, Temperaturdifferenz, Wärmemenge, Zeitfaktor, Geometrie usw.) muss die Heatpipe unterschiedliche Materialien, Innenbeschichtungen, Durchmesser, Längen, Innenmedien, Vakuumierungen usw. haben. Deshalb ist eine Standardisierung äußerst schwierig.

    • Flüssigkeit

    Heatpipes können auf einen Temperaturbereich von -263°C bis ca. 5.000 °C ausgelegt werden. Je nach Temperaturbereich wird das Arbeitsmedium ausgewählt, z. B. Wasserstoff bei extrem niedrigen und Natrium bei extrem hohen Temperaturen.
    Wegen seiner hohen Verdampfungswärme wird vorzugsweise Wasser als Arbeitsmedium verwendet. Es ist allerdings nur bei Temperaturen von über 0°C als Arbeitsmedium einsetzbar.

    • Temperatur, Temperaturdifferenz

    Die Leistung, die mit einer Heat Pipe übertragen werden kann, ist abhängig von der Arbeitstemperatur (Temperatur des warmen Ortes) und der Temperaturdifferenz zwischen dem zu kühlenden Objekt (warmer Ort und Kontaktfläche des Kühlsystems/Wärmetauschers (kühlerer Ort).

  8. Bei Kapillar-Heatpipes (Heatpipes mit spezieller Innenbeschichtung) bester Qualität hat die Einbaulage nahezu keinen Einfluss auf den Wirkungsgrad.

  9. Der Wirkungsgrad von Nicht-Kapillar-Heatpipes verringert sich mit der Abweichung von der vertikalen Einbaulage.

  10. Zu kleine Biegungsradien können, je nach Technologie, das Innenleben von Heatpipes beschädigen. Bei bestimmten Ausführungen ist selber biegen nicht erlaubt.
    Biegung von Heatpipes um sehr große Winkel kann den Wirkungsgrad verringern bzw. führt zur Wirkungslosigkeit. Hier besteht eine zusätzliche Abhängigkeit zur Einbaulage.


      PDF-Datei: 10 wichtige Regeln für Heatpipes - zum Download

 

 

 

  wissenswertes über heatpipes zum Download:

 

 

    Noch mehr Lernmaterial und Informationen über Heatpipes finden Sie auf der Seite: Know How Wärmemanagement: Heatpipes