ท่อความร้อน

อุปกรณ์ถ่ายเทความร้อน

ท่อความร้อน ท่อความร้อน (Heat pipe)[1] คืออุปกรณ์ที่ใช้ในการถ่ายเทความร้อนจากจุดหนึ่งไปยังจุดหนึ่ง โดยอาศัยหลักการถ่ายเทความร้อน (Heat transfer) ของเปลี่ยนแปลงสถานะของสารทำงาน (Working Fluid) ที่อยู่ภายในท่อที่มีอุณหภูมิแตกต่างกันโดยไม่อาศัยพลังงานจากภายนอก กล่าวคือท่อความร้อนสามารถทำงานได้ด้วยตัวของมันเอง ท่อความร้อนถูกประยุกต์ใช้เป็นอุปกรณ์ระบายความร้อน (Heat sink) เช่น ใช้เป็นอุปกรณ์ระบายความร้อนในเครื่องคอมพิวเตอร์ หรือจะใช้เป็นอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อน(Heat exchanger) ก็ได้เช่นกัน

ลักษณะโดยทั่วไปของท่อความร้อนแก้ไข

ท่อความร้อนโดยทั่วไปตัวท่อ (Wall) ทำจากโลหะ เช่น ทองแดง อะลูมิเนียม สแตนเลส เป็นต้น ภายในมีวัสดุพรุน (Wick) ทำจากโลหะเช่นเดียวกัน ส่วนใหญ่มีลักษณะเป็นตาข่าย หรือเป็นช่อง (Grooved) และยังมีสารทำงานบรรจุอยู่ภายใน เช่น น้ำ แอมโมเนีย โซเดียม เป็นต้น นอกจากนี้ท่อความร้อนมีลักษณะสำคัญอีกอย่างคือภายในเป็นสุญญากาศ (Vacuum)

ส่วนประกอบของท่อความร้อนและลักษณะการทำงานแก้ไข

ท่อความร้อนประกอบไปด้วย 3 ส่วนหลักคือ ส่วนทำระเหย (Evaporator section) ส่วนกันความร้อน (Adiabatic section) และส่วนควบแน่น (Condenser section) ลักษณะการทำงานของท่อความร้อนคือท่อความร้อนจะรับเอาความร้อนจากภายนอกที่ส่วนทำระเหยถ่ายเทให้กับสารทำงาน เป็นผลให้สารทำงานเดือดกลายเป็นไอและไหลไปยังส่วนกันความร้อน จากส่วนกันความร้อนสารทำงานจะเคลื่อนที่ต่อไปยังส่วนควบแน่น ที่ส่วนควบแน่นสารทำงานในท่อความร้อนจะระบายความร้อนออกไปสู่ภายนอกผ่านผิวท่อ และควบแน่นกลับไปเป็นของเหลว และไหลวนกลับไปยังส่วนทำระเหยผ่านทางวัสดุพรุนเพื่อรับความร้อนอีกครั้ง

สภาวะของท่อความร้อนแก้ไข

สภาวะของท่อความร้อน (Heat pipe state) ประกอบไปด้วย 2 สภาวะใหญ่ๆคือ สภาวะคงที่ (Steady-state) และ สภาวะไม่คงที่ (Unsteady-state or Transient) ดังนี้

  • สภาวะคงที่

สภาวะคงที่ของท่อความร้อนคือ อุณหภูมิของท่อความร้อน (ที่ตำแหน่งต่างๆ) ไม่เปลี่ยนแปลงไปตามเวลา กล่าวคือท่อความร้อนมีการทำงานอย่างสม่ำเสมอ ความร้อนที่ระบายออก มีค่าเท่ากับความร้อนที่ให้เข้าไปในท่อความร้อน หรือมีการถ่ายเทความร้อนคงที่ตลอดเวลา เป็นสภาวะทั่วๆไปของท่อความร้อน

  • สภาวะไม่คงที่

สภาวะไม่คงที่ของท่อความร้อนคือ อุณหภูมิของท่อความร้อน (ที่ตำแหน่งต่างๆ) เปลี่ยนแปลงไปตามเวลา เกิดการถ่ายเทความร้อนที่ไม่สม่ำเสมอ ความร้อนที่เข้าและออกจากท่อความร้อนไม่เท่ากัน ส่วนใหญ่พบเมื่อท่อความร้อนอยู่ในกระบวนการเริ่มทำงาน (Start-up process)

  1. Silverstein, Calvin C. (1992) “Design and technology of heat pipes for cooling and heat exchange”. United States of America, Taylor and Francis, 1992. ISBN-10: 0891168591.