مکانیزمهای معمول و مرسوم انتقال حرارت در مهندسی به منظور ایجاد سرمایش و گرمایش ، نیاز به توان خارجی ، صرف هزینه جاری علاوه بر هزینه ساخت اولیه و در اغلب موارد دارای قطعات متحرک هستند .

با این وجود ، یک لوله حرارتی ( heat pipe ) وسیله ای نسبتا ساده است که بدون هیچ قسمت متحرکی ، قابلیت انتقال مقادیر زیادی حرارت را در فواصل مختلف دارد . جذاب ترین مشخصه لوله حرارتی این است که در این سیستم ، نیاز به انرژی خارجی نیست و لوله حرارتی فقط با اعمال گرما فعال می شود و در عین حال دارای ضریب رسانایی گرمایی موثر و بسیار بالایی است . دراین بخش از سری مقالات لوله حرارتی به معرفی ، بیان مزایا و ساختار کلی این پدیده جذاب تاسیساتی پرداخته شده است . 

ساختار کلی و عملکرد یک لوله حرارتی

لوله حرارتی یک وسیله انتقال حرارت با ضریب رسانایی گرمایی موثر بسیار بالا است که در خلا کار می کند و برای انتقال حرارت از یک چشمه حرارتی به یک چاه حرارتی مورد استفاده قرار می گیرد . ساختار یک لوله حرارتی از نظر عملی به سه منطقه تقسیم می شود :
الف ) منطقه تبخیر یا ناحیه اواپراتور که در یک انتهای لوله قرار دارد و در این منطقه گرما به محفظه وارد می شود .
ب ) منطقه چگالش یا ناحیه کندانسور که در انتهای دیگر لوله است و گرما در این ناحیه دفع می گردد . 
ج ) ناحیه آدیاباتیک که بین دوناحیه اواپراتور و کندانسور را شامل می شود 
نواحی سه گانه فوق در شکل (1 و 2 ) برای یک لوله حرارتی نشان داده شده است .

 

 

 

عملکرد لوله حرارتی به این صورت است که ، حرارت در منطقه اواپراتور به لوله حرارتی وارد شده و بدین وسیله سیال عامل داخل آن می جوشد و. سیال عامل که در حالت مایع اشباع قرار دارد در اثر دریافت گرمای نهان تبخیر به بخار اشباع تبدیل می شود . بخار اشباع حاصل در اثر اختلاف فشار به انتهای دیگر لوله حرارتی یا ناحیه کندانسور منتقل می شود . این منطقه در ناحیه خنک تری قرار داشته و از این رو بخار اشباع ، گرمای نهان تبخیر خود را از دست داده و تقطیر می شود . مایع اشباع حاصل ، از طریق یک ساختار فتیله ای توسط نیروی مویینگی به قسمت اواپراتور بازگردانده می شود و سیکل مجددا تکرار می شود تا گرما به طور پیوسته از ناحیه گرم به ناحیه سرد منتقل شود . 

از آنجایی که فرایند های جوشش و تقطیر همراه با ضرایب انتقال حرارت بسیار بالایی بوده و عملکرد یک لوله حرارتی بر اساس جوشش و تقطیر متوالی سیال عامل است می توان انتظار داشت که لوله حرارتی وسیله بسیار موثری در انتقال حرارت باشد که این انتظار در آزمایشات متعدد به واقعیتی کاربردی تبدیل شده است .

مزایای لوله حرارتی

بطور کلی می توان خصوصیات و مزایای زیر را برای یک لوله حرارتی بیان کرد.

- توانایی فوق العاده در انتقال حرارت 
- آهنگ یا نرخ سریع انتقال حرارت 
- توزیع دمای یکنواخت در بدنه 
- ساختار ساده با هزینه ساخت اندک 
- فشردگی ، ضریب اطمینان و بازدهی بالا 
- اتلاف گرمای بسیار پایین 
- سازگار با محیط زیست

گستره کاری لوله های حرارتی

ویزگی های منحصر به فرد و بارز لوله های حرارتی موجب شده است که این وسیله در طیف وسیعی از کاربردهای انتقال حرارت مورد استفاده قرار گیرند . گستره کاری لوله های حرارتی از کاربردهای تبرید در دماهای حدود - 270 o C با به کار گیری هلیوم به عنوان سیال عامل تا بازه های دمایی 2000 - 3000 o C بوسیله فلزات مایع پراکنده است . لوله های حرارتی با کاربردهای سرمایش ، صرفه جویی و بازیابی انرژی در زمینه هوا فضا ، سرمایش تجهیزات الکترونیکی ، تهویه مطبوع به منظور کنترل رطوبت در هواسازها ، خنک کاری قطعات فلزی در هنگام ماشین کاری ، سرمایش کامپیوتر های شخصی ( Laptop , PC ) به عنوان یک سیستم با بازدهی بالای انرژی مورد استفاده قرار گرفته است . در شکل 3 یک لوله حرارتی برای سرمایش یک برد الکترونیکی مورد استفاده قرار گرفته است .