Information

10 Regeln für die Anwendung von Heatpipes
1. Eine Heatpipe ist 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).
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 bis zum
Kühlsystem/Wärmetauscher begrenzt dessen Leistungsfähigkeit. Z. B. kann eine
mangelhaft ausgeführte thermische Verbindung (mit einem zu hohen Wärmewiderstand)
zwischen warmem Ort über die Heatpipe zum Wärmetauscher (kühlerer Ort) nicht durch
eine noch so effiziente Heatpipe ausgeglichen werden.
6. 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
Rein theoretisch könnten Heatpipes 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.
7. Bei Kapillar-Heatpipes (Heatpipes mit spezieller Innenbeschichtung) hat die Einbaulage
nur begrenzten Einfluß auf den Wirkungsgrad.
8. Zu kleine Biegungsradien können, je nach Technologie, das Innenleben von Heatpipes
beschädigen.