Lämpöputki , lämpöputki , lämpöputki ( eng. heat pipe ) - lämmönvaihtojärjestelmän elementti, jonka toimintaperiaate perustuu siihen, että suljetuissa putkissa, jotka on valmistettu lämpöä johtavasta metallista (esim. kuparista ) ja muut materiaalit on alhaalla kiehuvaa nestettä . Lämmönsiirto tapahtuu siitä syystä, että neste haihtuu putken kuumassa päässä absorboimalla haihdutuslämmön ja tiivistyy kylmässä päässä, josta se siirtyy takaisin kuumaan päähän.
Lämpöputkia on kahta tyyppiä: sileäseinäisiä ja sisäpuolella huokoisella pinnoitteella. Sileäseinäisissä putkissa kondensoitunut neste palaa haihdutusvyöhykkeelle pelkän painovoiman vaikutuksesta - toisin sanoen sellainen putki toimii vain asennossa, jossa kondensaatiovyöhyke on haihdutusvyöhykkeen yläpuolella ja nesteellä on kyky valumaan haihtumisvyöhykkeelle. Täyteaineella varustetut lämpöputket (sydämet, keramiikka jne.) voivat toimia melkein missä tahansa asennossa, koska neste palaa huokostensa kautta haihtumisvyöhykkeelle kapillaarivoimien vaikutuksesta , ja painovoimalla on tässä prosessissa merkityksetön rooli.
Lämpöputkien materiaalit ja jäähdytysnesteet valitaan käyttöolosuhteiden mukaan, nestemäisestä heliumista erittäin alhaisiin lämpötiloihin elohopeaan ja jopa indiumiin korkeissa lämpötiloissa. Useimmat nykyaikaiset putket käyttävät kuitenkin työnesteenään ammoniakkia , vettä , metanolia ja etanolia .
Painovoimaa käyttävien lämpöputkien (ns. kaksivaiheiset termosifonit ) toimintaperiaate juontaa juurensa höyryn ajalta. Nykyaikaisia konsepteja , joissa käytetään kapillaarivaikutusta lämpöputkissa, ehdotti General Motorsin RS Gaugler vuonna 1942 ( patentti US2448261A [1] ) [2] . George Grover Los Alamos National Laboratorysta vuonna 1963 kehitti ja osoitti myös kapillaarijärjestelmien hyödyt itsenäisesti, ja ne julkaistiin myöhemmin Journal of Applied Physics -lehdessä .
| Aine | alkaen, K | kohtaan, K |
|---|---|---|
| Helium, nestemäinen | 2 | neljä |
| Vesi | 298 | 573 |
| etanoli | 273 | 403 |
| metanoli | 283 | 403 |
| Ammoniakki | 213 | 373 |
| Merkurius | 523 | 923 |
| Natrium | 873 | 1473 |
| Indium | 2000 | 3000 |
Niillä on rajoitettu tehokas käyttöalue. Jos suunnittelulämpötila ylittyy, kaikki jäähdytysneste voi muuttua höyryksi, mikä johtaa putken lämmönjohtavuuden katastrofaaliseen laskuun (jopa 1/80). Päinvastoin, riittämättömässä lämpötilassa neste haihtuu huonosti.
Samaa periaatetta käytetään leiriuunissa.
Putkia käytetään menestyksekkäästi lämmitys-, ilmanvaihto- ja ilmastointijärjestelmissä , erityisesti ilman talteenottojärjestelmissä , kun huoneesta poistuva ilma vaihtaa lämpöä kadulta tulevan raikkaan ilman kanssa. Tällaisten järjestelmien valmistajat väittävät tehokkuutensa olevan 75%.
Termoputkien tiiviys ja tehokkuus ovat syynä niiden laajaan käyttöön avaruusteknologiassa . Samalla on otettava huomioon sellaiset avaruudessa työskentelyn ominaisuudet kuin: mikrogravitaatio , vain säteilyn aiheuttama energiahäviö , rajoitettu sähköteho, jonka yhteydessä suositaan passiivisia järjestelmiä, pitkä käyttöikä, ylläpidon mahdottomuus (tai äärimmäinen rajoitus).