熱對流的虹吸作用

熱虹吸,指的是一種以自然對流的方式所進行的熱交換,不需要任何幫浦的協助,其主要目的在於減少花費,並簡化使用傳統液體幫浦產生強迫對流的複雜性。
簡單的熱虹吸
當液體被加熱時,物體受熱後體積膨脹、密度降低,所產生的浮力比低溫的液體大,導致高溫液體向上流動,對流就產生了。當高溫液體向上移動時,連帶的將熱量向上帶走,周圍低溫的液體跟著流動、進行補充。在許多狀況中,液體的流動是相當容易的,因為熱虹吸會設計成具有相當低的水力阻力(hydraulic resistance),也就是液體流動的阻力不大。熱虹吸並不是熱管。
熱虹吸有時被誤認為是「利用重力讓液體回流的熱管」(熱管主要利用毛細現象讓已蒸發且冷卻後的工作液體回流),但對熱虹吸而言,是否利用重力讓液體產生循環流動並非必要。熱管可在沒有重力的情況下產生熱的轉移或傳遞,因此可在太空中使用熱管;但熱虹吸,在某種意義下,比熱管更簡單。熱虹吸只能將熱往上傳遞(因為液體受熱只會向上流動),或與該系統的加速度方向相反(如果系統的加速度向右,產生的假想力向左,類似有一個向左的人造重力,則受熱的液體只會向左 移動),但熱管則沒有這樣的限制。
太陽能熱水器
熱虹吸使用在以液體為主要傳熱媒介的太陽能熱水器中,熱水器中的水被動的被太陽能加熱,將太陽能轉移到熱水器的集熱器上。來自集熱器的熱能可以兩種 方式轉移到水體,一是直接讓熱推動水的對流,另一種則是間接的利用防凍劑吸收集熱器的熱再轉移到水,對流發生時,熱水向上流動並將熱量帶走,並由冷水進入 補充,為達此目的,太陽能熱水器的儲水桶必須架設在比集熱器更高的地方,儲水桶周圍則必須做好隔熱措施,避免熱量流失。
電腦
電腦的CPU運算時將產生高熱,可以藉助氣流(如熱管與散熱風扇)散熱、也可以熱虹吸,利用水冷的方式散熱,雖然有許多液體可以使用,但水是最易於使用與取得的。與傳統水冷系統不同,熱虹吸系統不需藉助水幫浦(或其他推動液體的幫浦),只需藉助熱水移動所造成的對流,將熱量向上帶走,送到熱交換器、進行散 熱。在熱交換器中的冷水隨時準備遞補,並進行循環流動。而最常用的熱交換器就是散熱排(radiator),搭配散熱風扇將高溫液體降溫或讓已汽化的蒸汽凝結、變成液體,如此不斷的循環,不需要任何的幫浦,液體的汽化與凝結過程就足以維持液體的流動。
迴路型熱虹吸管
迴路型熱虹吸管(100A)具有由蒸發器(110)、冷凝器(130A)、 輸送管(120)、回流管(140)構成的閉路,蒸發器由裝配體構成, 所述裝配體包括:輸送管側母管(131)、回流管側母管(132)、多個並行管。多個並行管分別由蛇行管構成,所述蛇行管包含:多級沿上下方向平行地層疊的直進部,是使蒸發了的工作流體冷凝的部位; 彎曲部,用於連接這些直進部。將由裝配體構成的冷凝器(130A)的整體以相對於殼體(300)的底面(301)傾斜的方式配置,以使位於蛇行管的直進部中的最下級的直進部以沿隨著朝向回流管側母管一側而與搭載有該迴路型熱虹吸管(100A)的殼體(300)的底面(301)之間的距離減小的方向傾斜的方式配置。由此,可減少由設置狀態引起的迴路型熱虹吸管的不良動作。

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