Tubo de calor , tubo de calor , tubo de calor ( ing. tubo de calor ) - un elemento de un sistema de intercambio de calor, cuyo principio de funcionamiento se basa en el hecho de que en tubos cerrados hechos de metal conductor de calor (por ejemplo, cobre ) y otros materiales hay un líquido de bajo punto de ebullición . La transferencia de calor ocurre debido al hecho de que el líquido se evapora en el extremo caliente del tubo, absorbiendo el calor de evaporación , y se condensa en el extremo frío, desde donde regresa al extremo caliente.
Hay dos tipos de tubos de calor: de paredes lisas y con un revestimiento poroso en el interior. En los tubos de paredes lisas, el líquido condensado regresa a la zona de evaporación solo bajo la influencia de la gravedad ; en otras palabras, dicho tubo solo funcionará en una posición en la que la zona de condensación esté por encima de la zona de evaporación y el líquido tenga la capacidad para drenar en la zona de evaporación. Los tubos de calor con relleno (mechas, cerámica , etc.) pueden funcionar en casi cualquier posición, ya que el líquido vuelve a la zona de evaporación a través de sus poros bajo la acción de fuerzas capilares , y la gravedad juega un papel insignificante en este proceso.
Los materiales de las tuberías de calor y los refrigerantes se seleccionan según las condiciones de la aplicación, desde helio líquido para temperaturas ultrabajas hasta mercurio e incluso indio para aplicaciones de alta temperatura. Sin embargo, la mayoría de las tuberías modernas utilizan amoníaco , agua , metanol y etanol como fluido de trabajo .
El principio básico de funcionamiento de los tubos de calor por gravedad (los llamados termosifones bifásicos ) se remonta a la era del vapor. RS Gaugler de General Motors propuso en 1942 ( patente US2448261A [1] ) [2] conceptos modernos que utilizan el efecto capilar en tubos de calor . Los beneficios de los sistemas capilares también fueron desarrollados y demostrados de forma independiente por George Grover del Laboratorio Nacional de Los Álamos en 1963 y posteriormente publicados en el Journal of Applied Physics .
| Sustancia | de, k | a, k |
|---|---|---|
| Helio, líquido | 2 | cuatro |
| Agua | 298 | 573 |
| etanol | 273 | 403 |
| metanol | 283 | 403 |
| Amoníaco | 213 | 373 |
| Mercurio | 523 | 923 |
| Sodio | 873 | 1473 |
| indio | 2000 | 3000 |
Tienen un rango efectivo de uso limitado. Si se supera la temperatura de diseño, todo el refrigerante puede convertirse en vapor, lo que provocará una disminución catastrófica de la conductividad térmica del tubo (hasta 1/80). Por el contrario, a temperatura insuficiente, el líquido se evapora mal.
El mismo principio se utiliza en las estufas de campamento.
Los tubos se utilizan con éxito en los sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC) , en particular en los sistemas de recuperación de aire , cuando el aire extraído de la habitación intercambia calor con el aire fresco procedente de la calle. Los fabricantes de tales sistemas afirman su eficiencia al nivel del 75%.
La compacidad y eficiencia de los termotubos es la razón de su amplia aplicación en la tecnología espacial . Al mismo tiempo, es necesario tener en cuenta características del trabajo en el espacio como: microgravedad , disipación de energía solo debido a la radiación, potencia eléctrica limitada, en relación con la cual se da preferencia a los sistemas pasivos, larga vida útil, debido a la imposibilidad (o limitación extrema) del mantenimiento.