Project Artcous

Ofta är det helt vanlig vatten i heatpipes, fast de har lågt tryck för att sänka kokpunkten. Annars kan man köra med något lämpligt kolväte.

Angående att räkna på värmeöverföringen så är det enkelt att göra med en solid stång eller ett rör eftersom det är ren ledning. En heatpipe är däremot väldigt komplicerad då du måste räkna i många kopplade steg då det handlar om ledning in till vätskan, fasändring, diffusion och konvektion av ångan och sedan kondensation som beror av ledning till röret. Bara att räkna på kondensationen eller kokningen under de där förhållandena är inte helt trivialt. Det är mycket enklare att göra ett praktiskt prov och demonstrera skillnaderna istället för en teoretisk uträkning. Enklast är ju då att ta en ensam heatpipe och en kopparstav och ett kopparrör med samma diameter och sedan använda den för att kyla en konstant effekt. Sedan är det bara att mäta temperaturen. Trixet blir väl att hitta något som kan generera några tiotals watt på ett smidigt sätt. Ett effektmotstånd skulle nog funka.

Edit: PS läs inget som Tozzi skrivit i tråden för det mesta är fel. Läs istället själva på Wikipedia för de går igenom hur heatpipes fungerar rätt bra.

Du har inte riktigt koll på den grundläggande fysiken bakom vilket gör dina förklaringar röriga och fulla med konstiga antaganden. Heatpipes är till exempel inte alls nödvändigtvis "snabbare" än vattenkylning, tvärt om. En process med påtvingad konvektion utan fasförändring kan vara bra mycket effektivare än en naturlig diffusion. Varför tror du att man så gott som uteslutande använder vatten för att kyla i industrin? Heatpipes har andra fördelar och primärt att de är väldigt kompakta och inte kräver några rörliga delar, det gör dem praktiska för en del specialtillämpningar där man kan acceptera att de är sämre än andra kyllösningar. En tornkylare med heatpipes får problem någonstans runt 150 W eftersom det är så svårt att få värmet från basen i kylaren ut till flänsarna. Alltså det sitter en begränsande faktor i värmetransporten någonstans i steget ledning till vätska, kokning och masstransport av gas. Eventuellt är det masstransporten tillbaks som begränsar också då kapillärkrafter inte är jätteeffektivt. Ett vattenblock kan däremot kyla ett par hundra watt utan problem, det handlar bara om att pumpa mer vatten och det som begränsar här är tryckfallet över kylblocket i princip. Så någonstans går det inte att kyla mer för att du får för högt tryck för att det ska vara praktiskt att bygga.

Ditt första inlägg i tråden är ett lysande exempel på att du inte riktigt ser fysiken bakom då en gas är ett väldigt mycket sämre sätt att transportera värme än en vätska. Det är därför det är ytterst ovanligt att man använder gas om det inte finns en väldigt väldigt bra anledning att undvika vätska. Det finns till exempel skisser på nya kärnreaktorer som är gaskylda, i det fallet svavelhexafluorid, och det används gas för att kyla vissa typer av generatorer och högspänningsutrustning där vätskor inte är önskvärda av andra anledningar. I fallet generator handlar det om viskositeten.

Om jag kommer ihåg rätt... anledningen till att det finns en begränsning i vilken en effekt heatpipes kan kyla, är att när de blir uppvärmda "för mycket", så kommer all vätska att förångas (bli till gas).
I och med detta så försämras värmeöverföringen drastiskt till kylflänsarna (vilket normalt görs när gasen kondenseras), och hela paketet överhettar mer.

Går säkert att hitta både bättre och klarare förklaringar, men i alla fall.

Edit: Läste en genomgång om heat pipes för ganska länge sedan, och där stod det att om man ville göra egna kunde man hälla ner kokande vatten innan man förslöt röret.
Mängden vatten var jätteliten, hur mycket kommer jag inte ihåg men vi pratar kanske en droppe eller så. Eventuellt behövde man värma upp röret innan också. När det kallnar efter förslutningen minskar trycket och del av vattnet förgasas. Något sådant.

Nästan helt rätt. All vätska blir inte till ånga för då måste nästan hela röret bli varmt. Däremot kommer man ju flytta området där vätskan kokar längre och längre bort från själva processorn ju högre temperaturen blir. Men problemet är det samma, bara inte riktigt lika drastiskt. Det är den övre begränsningen för en heatpipe om man tittar på temperaturintervall. Det finns en rad andra begränsningar beroende på vilken temperatur man arbetar på. Vad jag har läst är det framförallt kokningen, som du pratade om, och kapillära krafter som begränsar i praktiken men det varierar ju beroende på temperatur, typ av veke, storlek på rör, temperaturintervall och så vidare.

Så vad som begränsar i praktiken i fallet processorkylning vet jag inte riktigt. Helt klart är däremot att det är väldigt lite skillnad på alla stora tornkylare och att det inte spelar så stor roll hur stora man gör dem för att begränsningen sitter inte i storleken efter en viss punk utan den sitter i att flytta värme från processor till kylflänsar.

Jag har letat lite om just heatpipes och eftersom de används inom elektronik och i rymdfarkoster finns en del forskning i ämnet så det finns ett gäng matematiska modeller. Fördelen med en process som är begränsad av något är att man ofta bara behöver betrakta den begränsande delen. I alla fall om det skiljer mycket mellan de olika. Fast jag har iof inte hittat något om vad som är den begränsande faktorn i en dator vid normal drift men skulle inte förvåna mig om de är veken som är boven i dramat. Det finns lite modeller för masstransport i porösa material, eller ja, det finns mängder av modeller för masstransport i porösa material men det krävs att man vet lite mer om designen för att kunna lösa det.

Här är en intressant presentation i ämnet: http://www.google.se/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=6...

Som ni ser är det ett rätt avancerat ämne för att bara vara ett litet rör av koppar
Kanske ska nämna att den där presentationen innehåller material från minst fem olika högskolekurser jag läst, så det är inte riktigt meningen att man ska hänga med på allt med gymnasiefysik i botten. Men jag tycker ändå att den gav en rätt bra och kortfattad överblick i ämnet.