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Passive Kühllösungen

Heatpipes für Minustemperaturen

25. September 2014, 12:36 Uhr   |  Alfred Goldbacher


Fortsetzung des Artikels von Teil 1 .

Vielfältige Anwendungsmöglichkeiten

Bei Temperaturen unter +3 °C ist die Leistungsfähigkeit so gering, dass ein Einsatz als Heatpipe nicht sinnvoll ist. Ab einer Temperatur von +250 °C ist der Dampfdruck so groß, dass die mechanische Belastung für das Rohrmaterial kritisch wird, weshalb ein Betrieb weit darüber hinaus nicht ratsam ist.

Methanol ist theoretisch im Temperaturbereich von -98 °C bis +239 °C einsetzbar, jedoch ist hier ein Temperaturbereich von -40 °C bis +120 °C zu bevorzugen. Es ist grundsätzlich empfehlenswert, die Coolpipe immer im konkreten Anwendungsfall experimentell zu untersuchen und die angegebenen Werte nur zur Vorauslegung zu berücksichtigen.

Thermischer Widerstand variiert

Der thermische Widerstand der Coolpipe ist abhängig von der Einbaulage, aber weitestgehend unabhängig von der Leistung. Er bedeutet jedoch, dass sich auf der Coolpipe bei einer bestimmten Leistung eine gewisse Temperaturdifferenz einstellen muss. Coolpipes sind nicht in der Lage, Wärme entgegen der Schwerkraft oder in der Waagerechten zu transportieren. Es ist möglich, Coolpipes unter Berücksichtigung von durchmesserabhängigen Biegeradien zu biegen. Die Abnahme des thermischen Leitwertes ist jedoch nicht mit Faustformeln abzuschätzen, sondern sollte wieder von Fall zu Fall untersucht werden.

Coolpipes können mit geeigneten Werkzeugen um einen Winkel von bis zu 120° gebogen werden
© Quick-Ohm

Bild 2. Coolpipes können mit geeigneten Werkzeugen um einen Winkel von bis zu 120° gebogen werden.

Biegewinkel und -radius sind kritisch

Um die Coolpipes an eine vorhandene Geometrie anzupassen, kann sie mit geeigneten Werkzeugen um einen Winkel von bis zu 120 Grad gebogen werden (Bild 2). Der kleinstmögliche Biegeradius ist den Tabellen auf der Webpräsenz www.quick-ohm.de zu entnehmen. Bei einem Biegewinkel von mehr als 120 Grad kann die Funktionsfähigkeit zu stark beeinträchtigt werden. Auch bei kleineren Biegewinkeln wird die Leistung beeinträchtigt. Die Leistungsminderung kann bis zu 30 % betragen.

Die Coolpipe kann über Klemmverbindungen mit den Anschlussflächen für Wärmeaufnahme (Verdampferzone) und Wärmeabfuhr (Kondensatorzone) verbunden werden. Bei der Wahl des geeigneten Materials ist zu beachten, dass Aluminium trotz seiner nur ca. halbmal so guten Wärmeleitfähigkeit gegenüber Kupfer Vorteile haben kann, da es mit weniger Aufwand präziser zu bearbeiten ist.

Die Coolpipe kann über Klemmverbindungen mit den Anschlussflächen für Wärmeaufnahme und Wärmeabfuhr verbunden werden
© Quick-Ohm

Bild 3. Die Coolpipe kann über Klemmverbindungen mit den Anschlussflächen für Wärmeaufnahme (Ver- dampferzone) und Wärme- abfuhr (Kondensatorzone) verbunden werden.

Eine Möglichkeit der Gestaltung besteht in der Ausführung in Form von zwei Halbschalen mit Längsnut und Pressung durch Schrauben (Bild 3). Dabei sollte der Radius der Längsnut ca. 0,03 mm kleiner sein als der Radius der Coolpipes. So wird gewährleistet, dass immer eine Presspassung vorliegt.

Die Längsnut wird dünn mit Wärmeleitpaste belegt. Die Wärmeleitpaste hat nur die Aufgabe, die zwischen den Montageflächen vorhandene Luft zu verdrängen. Anschließend werden die beiden Halbschalen zusammengeschraubt. Die Coolpipe verträgt eine Pressung um einige Zehntel Millimeter ohne Beeinträchtigung.

Literatur

[1] Verein Deutscher Ingenieure VDI-Gesellschaft Verfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen: VDI-Wärmeatlas. Berlin Heidelberg: Springer Verlag (2006).

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1. Heatpipes für Minustemperaturen
2. Vielfältige Anwendungsmöglichkeiten

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