نبذة حول الأنابيب الحرارية (الشعريّة)

[geekgirl]

للتخصيص و الفائدة العامة، أنقل مشاركة سابقة لي من موضوع أسعار و أخبار الهاردوير في السوق المصري (https://www.arabhardware.net/forum/showthread.php?p=1661069#post1661069)

من مكونات التبريد الخاصة: الأنابيب الحرارية phase-shifting heat-pipes ، هي أنابيب تعمل بمفعول الضغط الداخلي المنخفص الذي يخفّض من درجة غليان السائل المستخدم (عادة ماء)، و الذي يتبخّر بفعل الحرارة في الطرف الساخن، و ينتقل البخار عبر قناة في وسط الأنبوب للطرف البارد بفعل الإختلاف الحراري (و الضغط الأقل نسبياً) للطرف البارد والمتّصل بمكثّف و مروحة لتبريده لدرجة تقارب درجة الحرارة المحيطة (ambient/room temp)، حيث يتكثّف البخار مرة أخرى إلى سائل و يرجع مرة أخرى إلى الطرف الساخن بفعل العمل الشعري (capillary action or "wick") و لهذا تسمّى أحياناً هذه الأنابيب في سياقات أخرى بالـ "capillary heat pipe" أو حرفياً الأنابيب الحرارية الشعريّة.

https://i55.tinypic.com/f77l3.png

هذه الأنابيب شائعة كثيراً اليوم في بوردات الجهاز المكتبي الحديثة سواء على الجسر الشمالي أو الجنوبي (north and south bridge chipsets) و كذا تستخدم في العديد من مشتتات حرارة المُعالج الجيّدة و أيضاً كروت الفيديو المتقدّمة،

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/f/f0/Heat_pipe.jpg/250px-Heat_pipe.jpg (https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/f0/Heat_pipe.jpg)

كما تتألّق في أجهزة الحاسوب المحمولة..

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/thumb/6/67/Laptop_Heat_Pipe.JPG/250px-Laptop_Heat_Pipe.JPG (https://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/6/67/Laptop_Heat_Pipe.JPG)


كنت أفكّر في صناعاتها منزلياً (فهي ليست مستحيلة) و لكني إكتشفت أنه من الصعب فعل ذلك بدون شُعلة لحام حيث أن مكوة اللحام التقليدية مهما بلغت درجة حرارتها القصوى لن تنجح في إنصهار طرف الأنبوب النحاسي للحامه و غلقه بإحكام بالقصدير (الفضي silver-solder و ليس الرصاصي lead-solder) بعد غليان السائل (ماء، حوالي 1/150 إلى 1/1500 من سعة الأنبوب) الذي يتطلّب بلوغه درجة الغليان و التبخير لطرد الهواء (أو نسبة كبيرة منّه) للحصول على شبه-عدم (semi-vacuum) فهذا ما يعطينا درجة الغليان المنخفضة للماء داخل الأنبوب (45-55 درجة مئوية بدلاً من 100 درجة مئوية تحت ضغط 1atm أو 14.696psi).

أيضاً، هناك شركات تبيعها جاهزة (و تصميمات خاصة حسب الطلب) بأسعار زهيدة كـ:
https://www.enertron-inc.com/heatpipe.asp
و لديهم بضع صفحات تعطيك خلفية جيدة عن التصميمات المتاحة و الفوارق العمليّة في التطبيقات المختلفة:
https://www.enertron-inc.com/enertron-products/heat-pipes.php


لا نتحدّث هنا عن تبريد لدرجة حرارة تحت حرارة الغرفة أو الحرارة المحيطة لأن هذا بالطبع يتطلّب إدخال مكوّنات أخرى خاصة كسائل مثل الفريون في هذه الأنابيب الحرارية (أو سوائل أخرى تستخدم في تبريد الثلاجات و التكييفات إلخ) و بالتالي الحاجة لضاغط (compressor) كما هو في منتجات التبريد المائي إلخ، و هنا نجد سبب تكثيف قطرات الماء مع هذه الأنواع من أنظمة التبريد، لأنك تبرّد الأنابيب و القطعة المُراد تبريدها تحت درجة حرارة الغرفة أو المحيط، تماماً مثلما تأخذ زجاجة مياة باردة من الثلاجة و تضعها على مكتبك و تتركها بضع دقائق. بالتأكيد بسبب فارق درجة الحرارة بين الزجاجة الباردة و حرارة الغرفة الدافئة، سيحدث تكثّف لأي "رطوبة" في الهواء على هيئة قطرات مياة على السطح البارد (و نجد هذا أكثر وضوحاً في مواسم الصيف المتميّزة بعلو نسب الرطوبة مقارنة بفصول الشتاء الأكثر جفافاً)..

أتمنى أكون وضّحت ما كنت أشير/أسعى إليه
فبإمكاننا تجميع مشتتات جيدة جداً بأسعار قد لا يمكن منافستها تجارياً :)

[mahdi611]

ماشاء الله موضوع رائع رجعتنا الى الوراء سنين طويله لايام الفيزياء الرائعه اكثر الله من علمك ومن افادتك للناس والف شكر لك

[starahmad2005]

موضوع مفيد وسهل للفهم بارك الله فيك

[akis]

هل ممكن أن تشرحي مراحل التصميم بشيء من التعمق

[geekgirl]

akis,

بالنسبة للتصميم، ستجد بعض المعلومات في الروابط التالية من شركة enertron:

الخصائص العامة للأنابيب المستخدمة:
https://www.enertron-inc.com/enertron-products/heat-pipes.php

إختيار التصميم و المواد المستخدمة من سائل إلى الأنبوب إلى التركيبات الشعرية:
https://www.enertron-inc.com/enertron-products/heat-pipe-selection.php

تأثيرات التركيبات الشعرية المختلفة و تأثيرات الطول و قطر الأنبوب على أداءه، و كذا الوضعيه/الإتجاه و تأثيرات عمليّات التسطيح أو الإنحناء، و أسباب شائعة لفشل الأنبوب:
https://www.enertron-inc.com/enertron-products/heat-pipe-design.php

نبذة عامة عن صناعة الأنابيب:

1. يتم إختيار نوع الأنبوب و السائل المناسب لغرض إستخدام الأنبوب و نطاق الحرارة المنشود.

2. خطوة إختيارية و هي إختيار تركيبة شعرية على إمتداد جدران الأنبوب الداخلية، و التي عادة ما تنطوي على عملية تـلـبـيـد (https://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%AA%D9%84%D8%A8%D9%8A%D8%AF) لمسحوق/بودرة معدن معين (metal powder (https://en.wikipedia.org/wiki/Powder_metallurgy)) أو بشق أو حفر سلسلة من الأخاديد - جمع أخدود - (grooves) موازية لإمتداد أو محور الأنبوب، أو أي مادة أخرى قادرة على ممارسة الضغط الشعري على السائل المكثّف لـ "تفتيله" أو نقله إلى الطرف الساخن. مثلاً قد تكون شبكة/رقائق سلكية مضغوطة.

صور توضيحية لأمثلة من الجدار الداخلي الشعري:

أ. مسحوق معدني مُلبّد:


https://www.bikudo.com/photo_stock/165533.jpg
https://i00.i.aliimg.com/photo/v0/100480164/Heat_Pipe_Wicks.jpg
https://www.frostytech.com/ArticleImages/200701/Metafoam4.jpg

ب. سلاسل أخدودية:

https://www.frostytech.com/articleimages/200911/gloove2-thermolab.jpg


ج. شبكة سلكية:
* ملحوظة: الصورة من أنبوب حراري تم إستخدامه في الـ Zalman ZM80A-HP VGA Heatpipe Cooler (https://www.frostytech.com/articleview.cfm?articleid=1323&page=2)
https://www.frostytech.com/articleimages/200301/zalmanZM80AHP_hpopen.jpg


للمزيد حول التركيبات الشعرية داخل الأنابيب الحرارية الشائعة، أنظر الرابط التالي: https://www.frostytech.com/articleview.cfm?articleID=2466


3. يتم غلق أحد أطراف الأنبوب بإحكام (بلحامه)، ثم يتم إستخدام vacuum pump (https://en.wikipedia.org/wiki/Vacuum_pump) (مضخة تفريغ) لتفريغ الأنبوب من الهواء للوصول للضغط المنشود (عدم-جزئي / partial-vacuum) ثم يتم حقنه بالسائل بنسبة جزء من الواحد بالمئة من سعة الأنبوب - تقريباً أقل من 0.6% للماء المنزوع الأيونات (deionized water) - بطريقة معيّنة لا تسمح بتسرّب السائل أو تسرّب بعض ما يتبخّر منه إلى غاز بفعل الضغط المنخفض و الحرارة أثناء عملية لحام/غلق الطرف المفتوح.

_______________

بعض المواضيع المتعلّقة:

مشاريع:
https://books.google.com/books?id=3wEAAAAAMBAJ&lpg=PT74&ots=UMRroQbMEI&dq=pc%20leak%20heat%20pipe&pg=PT71#v=onepage&q&f=false

https://www.silentmods.com/section2/item247/

https://www.benchtest.com/heat_pipe1.html
https://www.benchtest.com/heat_pipe2.html

https://forums.overclockersclub.com/index.php?showtopic=65082

نظري:
https://www.silentpcreview.com/forums/viewtopic.php?t=43669
https://forum.thermaltake.com/viewtopic.php?t=2630

مشروع thermosyphon (https://en.wikipedia.org/wiki/Thermosiphon) (يختلف عن نظرية الأنبوب الحراري):
https://www.overclockers.com/cpu-vapor-cooling-thermosyphon/

فيديو صنع أنبوب حراري لغرض تسخين الماء بالطاقة الشمسية:
https://www.youtube.com/watch?gl=US&hl=uk&v=LU4eynU6R-8
https://www.youtube.com/watch?gl=US&feature=related&hl=uk&v=zw6s9EObIPE

[shaker3]

ماشاء الله شرح مفصل سلمت يداك اختي العزيزة :ah7:

[Maged-Z]

أشكرك جدا على كل مواضيعك الممتازه والتى تتميز بشرح مبسط سلس .

[MeDa-Z]

موضوع ممتاز .. مفيد جدا .. بارك الله فيك

[uaechat]

موضوع افادني

اول مره اعرف ان داخل هذي الانابيب ماي

[S@M]

شرح رائع ووافى ...والحقيقة هذا ليس بجديد عليك اختى العزيزة

فمن اولى المشاركات التى قرئتها لكى علمت انة خلف هذة المشاركات عقلية وفيرة بالعلم والمعرفة

ممتازة جدا ...واستفدت من الموضوع كثيرا :)

وللآسف لا يوجد سمعات للتقييم :ah38:

لكن بالطبع الموضوع يستحق ...https://www.arabhardware.net/forum/images/visioncollison/rating/rating_5.gif (https://www.arabhardware.net/forum/showthread.php?t=210226&nojs=1#goto_threadrating)

[EGY-F0X]

موضوع رائع جدا
تسلم أيدك