Проектируем тепловую трубу...

[SashaNetrusov]

....всё более и более часто используется в компьютерах.
Известно , что тепловая труба передаёт тепло чуть ли не в тысячу раз эффективнее меди.
Задача - эффективно передать тепло с площади примерно 1квсм транзистора на пощадь в десятки раз больше радиатора на задней стенке корпуса.

Видится такая конструкция:
1.Берётся медная пластина толщиной примерно 5мм, которую собираемся прикручивать на заднюю ребристую стенку корпуса.
2.Берём полоску жести шириной 5-10мм и припаиваем оную торцом ввиде некоего замкнутого заборчика на медную пластину примерно по её периметру, оставляя место для дырок под крепёж в углах пластины. При этом к нижней части пластины "заборчик" сходится как бы конусом.
3.Сверху заборчика припаиваем кусок жести, создавая тем самым замкнутый объём над медной пластиной.
4.Транзистор припаиваем к жести в нижней её части, где сходится под углом заборчик.
5. Через отверстие в жести заливаем жидкость, например спирт, примерно на оду треть замкнутого объёма и запаиваем отверстие.
6. Прикручиваем пластину к задней ребристой стенке.

Идея понятна, спирт внизу вскипает от транзистора. Конденсирутся на медной пластине вверху и стекает обратно к транзистору.

Будет работать?
Какая будет критика и дополнения?

Выбор жидкости. Нужно ли какое нибудь смачивающее покрытие во внутренней части пластины, или и так будет работать? И т.д и т.п...
Каков ожидается эффект?

[SashaNetrusov]

Ну допустим несколько меньший перепад мы получили.

Несколько - мягко сказано. Скорее значительный. Т.к. тепловое сопротивление переход-корпус значительно меньше, чем суммарное сопротивление в обычной системе.

Т.е. я хочу спросить вы прикидывали до каких величин нам надо добраться? А потом уже можно прикинуть можем ли мы достичь этого с помощью ТТ.

В звукотехнике - чем меньше, тем лучше. Есть проблема тепловых искажений. Тепловая ОС не улучшает, а как правило усугубляет ситуацию.

[Fenyx]

Каждый транзюк должен будет иметь свой , собственный испаритель иначе трубка будет работать неэффективно, зона испарения не должна быть большой, иначе растут размеры зоны конденсации.

Это с какого перепуга? Размер охладителя у нас один и тот же - какой радиатор поставим, такой и будет, а вот если все силовые элементы прикрутить к одной ТТ, то получим равенство температур их всех - если нагрелись, то одинаково, дисбаланса сдвига характеристик из-за неравномерного нагрева нет.

Что-то изначально выпало из обсуждения

Из обсуждения выпало много, а не только это. Народ пришел просто пофлеймить, а не разобраться в вопросе. Большинство рьяных противников даже не читает ничего кроме 1-2х последних сообщений (или только себя) - это видно по тому, что одни и те же вопросы всплывают уже не единожды, тогда как на них ответили страницей раньше.

Только вот при традиционных конструкциях корпусов тразнисторов толку от ТТ практически никакого. Вот если бы ТТ была интегрирована в корпус транзистора, может быть и получилось бы то что хочет SashaNetrusov..

Чушь. Тепловое сопротивление корпус -радиатор гораздо больше чем кристалл-корпус. Не верите - посмотрите на результаты применения ТТ в компах - там корпус такой же (ссылку уже два раза давали на одно и то же, но никто, похоже, даже не смотрел туда).
Мля, некогда лезть, чтобы доказывать что-то тому, кто ничего видеть не хочет, а то бы я с цифрами (причем даже не моего рассчета) мог проиллюстрировать, что с корпуса тепло отвести гораздо сложнее чем с кристалла на корпус.

Вот еще заметил. А всегда ли у нас будет температура корпуса транзистора быть выше или равна точке кипения жидкости в ТТ?

Ликбез: В ТТ жидкая фаза НЕ КИПИТ. Кипеть она может только в негерметичных емкостях, где давление равно атмосферному, а в ТТ - вакуум, там при увеличении температуры жидкой фазы происходит мгновенное изменения давления газовой фазы. А кипение возможно, когда при данной температуре давление пара жидкости выше чем атмосферное давление над ней! ТТ с добавкой инертного газа используются для термостабилизации, при этом сначала она не работает (является изолятором), а когда температура становится выше критической (зависит от соотношения давлений закачанного газа и пара жидкости), она резко включается и температура испарителя всегда постоянна (+-копейки) - аналог стабилитрона.

То есть развиваем поверхность подложки , например ребрами (например напаивая серебрянным припоем на подложку ребра , умудряясь при этом не перегреть кристалл)

Рёбра, будь они хоть из супер-гармонизированного серебра, имеют тепловое сопротивление выше чем тепловая труба. Добиться уменьшения теплового сопротивления корпуса можно только одним способом - уменьшением толщины корпуса (длины термосопротивления). По этому нужно не напаивать какую-то хрень на корпум, а наоборот - сошлифовать. Ну это извращенство, лучше напаять корпус прямо на ТТ - термосопротивление перехода с корпуса на корпус упадет раз в 10 по сравнению с КПТ. Сплав Розе подойдет - Т плавления 80 градусов. Не перегреешь.

Необходимо только обеспечить соответствующую скорость переноса сконденсированного вещества обратно в испаритель....

Верное замечание. По теории производительность ТТ напрямую зависит от производительности капиллярного насоса.

Т.е. я хочу спросить вы прикидывали до каких величин нам надо добраться? А потом уже можно прикинуть можем ли мы достичь этого с помощью ТТ.

Можем - весь вопрос в размерах радиатора. Применяя ТТ, можно добиться той же термостабильности, что и используя бОльший радиатор да еще и с принудительным обдувом. Точнее речь не термостатировании, а о наклоне температурной кривой мощьность-температура. Чем лучше охлаждение, тем наклон этой кривой меньше - она более пологая. Если задаться спец целью, то можно и термостатирующую ТТ сделать, только рассчитать "на коленке" нужные характеристики практически невозможно.

[kobarr]

Наверно есть ещё одна сложность - изоляция.
Либо транзистор от трубы, либо трубу от корпуса.
В первом случае труба теряет всякий смысл, а если изолировать трубу от корпуса - преобретаем дополнительные хлопоты по организации этих работ + вероятность замыкания этих труб об что-нибудь.

А как быть если выходных транзисторов нескалько пар, например две?
Равномерного распредиления тепла между ними добиться будет трудно, если вообще возможно.
Равномерное распределение тепла между транзисторами + псевдо-увеличение площади теплопроводных фланцев транзисторов - давно решено. Берётся необходимая по площади медная-алюминиевая, толстая пластинка, на неё сожаются выходняки одного плеча и уже пластину сажают на радиатор, предварительно изолировав её от него и всё.
Такой метод я встретил в советском усилителе Микрон 91 года.

[Alex_A_V]

SashaNetrusov

Несколько - мягко сказано. Скорее значительный. Т.к. тепловое сопротивление переход-корпус значительно меньше, чем суммарное сопротивление в обычной системе.

Вот бы пару цифр хотя бы... В даташите на СГС_Томсон 3055 указывается величина 1.5 Град/Вт. Сопротивление компьтерных кулеров не больше. "Значительно меньше" никак не получается, скорее наоборот.

В звукотехнике - чем меньше, тем лучше. Есть проблема тепловых искажений. Тепловая ОС не улучшает, а как правило усугубляет ситуацию.

Дак что есть понянто и что для себя можно пойти на любые ухищрения, которые не идут в серийных изделиях, там это просто никому не нужно.
Вот порядок бы величин хотя бы определить.
Fenyx

Чушь. Тепловое сопротивление корпус -радиатор гораздо больше чем кристалл-корпус. Не верите - посмотрите на результаты применения ТТ в компах - там корпус такой же (ссылку уже два раза давали на одно и то же, но никто, похоже, даже не смотрел туда).
Мля, некогда лезть, чтобы доказывать что-то тому, кто ничего видеть не хочет, а то бы я с цифрами (причем даже не моего рассчета) мог проиллюстрировать, что с корпуса тепло отвести гораздо сложнее чем с кристалла на корпус.

Не знаю на счет чуши, но хотелось бы аргументов, доказательств не надо, хотя бы просто пару цифр для сопоставления.
Насчет термосопротивления переход-корпус в транзисторе я уже говорил выше.
Во-вторых. Сравнивать транзистор и современный десктнопный процессор не корректно, размеры кристаллов отличаются минимум на порядок, как гугль мне подсказал (хотя и без него можно было догадаться), и понятно что с кристалла процессора снять тепло попроще, мягко выражаясь.
Еще раз повторю не надо подробных расчетов, просто пару цифр.

Ликбез: В ТТ жидкая фаза НЕ КИПИТ. Кипеть она может только в негерметичных емкостях, где давление равно атмосферному, а в ТТ - вакуум, там при увеличении температуры жидкой фазы происходит мгновенное изменения давления газовой фазы. А кипение возможно, когда при данной температуре давление пара жидкости выше чем атмосферное давление над ней! ТТ с добавкой инертного газа используются для термостабилизации, при этом сначала она не работает (является изолятором), а когда температура становится выше критической (зависит от соотношения давлений закачанного газа и пара жидкости), она резко включается и температура испарителя всегда постоянна (+-копейки) - аналог стабилитрона.

Ну возможно и не кипит, но по-крайней мере в пар жидкость превращается.
То что мы можем застабилизировать температуру корпуса транзистора это понятно, вот как быть с переходом кристалл-корпус непонятно, в даташите я как раз заметил значение сопротивления большее чем у кулера.
Все таки скажите за термостабилизацию какого параметра в транзисторе мы боремся. Какого-нибудь динамического сопротивления r чего-нибудь? Тогда надо бы выяснить порядок величин все таки и сравнить то что мы можем "застабилизировать" с помощью ТТ, как это эффективно по сравнению с ОС.
А так у нас пока ни одной цифры в разговорах не фигурирует и не понятно вообще к какому значению надо стремиться.
kobarr

А как быть если выходных транзисторов нескалько пар, например две?
Равномерного распредиления тепла между ними добиться будет трудно, если вообще возможно.

Если мы будем использовать ТТ "настроенные" на определенную температуру, то все транзисторы и так будут иметь одинаковую температуру, ничего выравнивать не надо будет.
Fenyx

Если задаться спец целью, то можно и термостатирующую ТТ сделать, только рассчитать "на коленке" нужные характеристики практически невозможно.

Да что практически невозомжно сделать на коленке это понятно, тут и теория непростая и практика. Вопрос надо бы поставить не так, можно ли сделать такую ТТ, а сможем мы в результате избавиться от ОС, чего собсвенно и хочет SashaNetrusov.

[SashaNetrusov]

Вот бы пару цифр хотя бы...

IRFP260N , TO-247, RqJC=0.5 оС/W макс

[Ulis]

Это с какого перепуга? Размер охладителя у нас один и тот же - какой радиатор поставим, такой и будет, а вот если все силовые элементы прикрутить к одной ТТ, то получим равенство температур их всех - если нагрелись, то одинаково, дисбаланса сдвига характеристик из-за неравномерного нагрева нет.

ТТ всего лишь ТЕПЛОПЕРЕДАТЧИК.Сама по себе она ничего не термостатирует.
Она лишь эффективно передает тепло от источника к Рассеивающему элементу(радиатору).
Значит с 4-ех транзисторов мы соберем мощность в 4 раза больше чем с одного и ее необходимо будет рассеять радиатором , ну тупо если то тоже в 4 раза большей эффективности, чем для одного.

Плюс сами пластины радиатора - необходимо соблюсти и минимализацию сопротивления теплопередаче ТТ-радиатор.

[SashaNetrusov]

Да что практически невозомжно сделать на коленке это понятно, тут и теория непростая и практика.

Надо сделать. Потом повышать мощность. Посмотреть при какой мощности вся жидкость испарится (резкий рост температуры корпуса). Это будет предел данной кострукции. Потом увеличивать, улучшать и т.д....

[Yury Novikov]

ТТ всего лишь ТЕПЛОПЕРЕДАТЧИК

Я тоже уже замучился объяснять, что ТТ это только удлиннитель от неудобного места к удобному, и больше ничего. Примерно как трубы в кондиционере или в холодильнике. Ничего она сама по себе стабилизировать и охлаждать не будет, ее точно также надо охлаждать саму, и площадь необходимых радиаторов не уменьшится, а скорее наоборот увеличится.

[SashaNetrusov]

ТТ это только удлиннитель от неудобного места к удобному

Т.е. ТТ это как бы перемычка между двумя точками? А вот если одна точка имеет площадь 1кв.см , а вторая 10 кв.см. то получаем сколько? 11кв.см. с одной температурой?

Добавлено через 2 минуты

Ничего она сама по себе стабилизировать и охлаждать не будет

Налейте воду в чайник. Пока кипит температура плитки 100гр. Когда вся выкипит......

Добавлено через 15 минут

ТТ с добавкой инертного газа используются для термостабилизации,

А если к замкнутому объёму через трубочку прикрутить воздушный шарик?

[Ulis]

Т.е. ТТ это как бы перемычка между двумя точками? А вот если одна точка имеет площадь 1кв.см , а вторая 10 кв.см. то получаем сколько? 11кв.см. с одной температурой?

Добавлено через 2 минуты

Налейте воду в чайник. Пока кипит температура плитки 100гр. Когда вся выкипит......

Добавлено через 15 минут

А если к замкнутому объёму через трубочку прикрутить воздушный шарик?

А загерметизируйтека чайник. Долго он будет кипеть то или взорвется все таки.

Чайник передает тепло в окружающюю среду за счет истекания пара в атмосфЭру.И если мы его будем греть сильнее , то струя пара будет с большим давлением истекать - закономерность понимаете?
То есть трубка, если с нее не рассеивать то тепло , которое она получает перегреется с темпой намного выше температуры кипения теплоносителя.

[SashaNetrusov]

Чайник передает тепло в окружающюю среду за счет истекания пара в атмосфЭру.

Если в чайник доливать столько же охлаждённой воды, сколько уходит через носик, то процесс будет бесконечен. Можно и загерметизировать всю систему...
Другое дело с поддержанием постоянного давления над жидкостью.....

Добавлено через 2 минуты
Т.е. объём должен уметь раздуваться......

[Yury Novikov]

То есть трубка, если с нее не рассеивать то тепло , которое она получает перегреется с темпой намного выше температуры кипения теплоносителя.

Так и будет.

А вообще конструкция типа одна ТТ + радиатор, это конструкция довольно убогая и примитивная. Есть более умные и рациональные конструкции холодильников. Даже если сделать не одну трубу, а две - одну приточную и одну отточную, разделить их клапанами, а посередине поставить радиатор, то работать это дело будет гораздо лучше и эффективнее. Получится обычный холодильник типа аммиачного.

[Alex_A_V]

SashaNetrusov

IRFP260N , TO-247, RqJC=0.5 оС/W макс

Ну даже такое тепловое сопротивление достаточно велико. И уж точно не соответсвует словам Fenyx:

Тепловое сопротивление корпус -радиатор гораздо больше чем кристалл-корпус.

Т.к. обычный комповый кулер (без ТТ) имеет такое же тепловое сопротивление.

Надо сделать. Потом повышать мощность. Посмотреть при какой мощности вся жидкость испарится (резкий рост температуры корпуса). Это будет предел данной кострукции. Потом увеличивать, улучшать и т.д....

Не, делать не надо. Надо все-таки пойти с постановки задачи. Т.е. чего мы хотим получить, удасться ли нам хотя бы ТЕОРИТИЧЕСКИ (т.е. будем считать что у нас имеется очень эффективаная ТТ) скомпенсировать мгновенные изменения температуры кристалла. Ведь я правильно понимаю задачу, избавиться от ОС? Вот эти цифры как раз и более интересны.
Ulis

ТТ всего лишь ТЕПЛОПЕРЕДАТЧИК.Сама по себе она ничего не термостатирует.
Она лишь эффективно передает тепло от источника к Рассеивающему элементу(радиатору).

Что ТТ просто теплопередатчик это понятно всем, и что тепла в любом случае рассеится не больше чем позволит площадь радиатора это тоже всем понятно. Речь совсем не о том, теплопроводность ТТ на порядки больше чем у металлов, т.е. мы можем отводить не БОЛЬШЕ тепла, а отводить тепло гораздо БЫСТРЕЕ.
Что касается возможности именноатермостабилизировать, выше Fenyx говорил о ТТ с добавлением инертных газов.
Да на самом деле, как я вижу идею SashaNetrusov, именно идеальная "термостабилизация" нам не нужна, а нужно уменьшить мгновенные изменения температуры кристала (т.е. здесь как раз важно как раз БЫСТРЫЙ отвод тепла), чтобы избавиться от ОС. А то что температура будет немного изменяться в течение длительного времени это пофиг.

[Ulis]

Но все дело то в чем - начальная идея (термостатирование) не реализуется в такой концепции.

Мы в любом случае должны рассеять тепло выделяемое кристаллом в пространство.

И в любом случае (хоть с шариками, хоть без ), мы получаем такую же блок-схему:
источник тепла(кристалл)- теплопроводная среда (подложка)- теплоноситель (вещество с низкой тепм. кипения) - конденсор-охладитель (стенки емкости ТТ с развитой поверхностью - хоть радиатор, хоть пузырь с дом величиной - достаточно для рассеивания энергии , выделенной кристаллом в виде тепла, в воздушную среду).
Массовая доля теплоносителя может получить определенное количество тепловой энергии не изменяя своего агрегатного состояния в полном объеме.Массовая доля вещества в закрытом объеме постоянна.Значит получив количество тепла больше того, которое данная доля может поглотить изменяя свое агрегатное состояние и превратившись полностью в газ, оно начнет рассеивать энергию в виде тепла во все стороны.

Может коряво написал.Не бейте.

[korolkov24]

Если нагревать ТТ, температура повышается, независимо от температуры кипения жидкости, при атмосферном давлении. Ни какой стабилизации не происходит, единственно, что есть, это начальный перепад температур, когда трубка начинает работать. В трубке вакуум, и пространство замкнутое. Температура испарения ниже температуры кипения, а кипения нет вообще, так как с ростом температуры растёт и давление.

[Ulis]

Опоздал маленько.И проникся смыслом в предыдущем посте. №53
От теплопередатчика в виде подложки нам никуда не деться.Именно ее свойства в таком случае и определяют временной фактор теплопередачи кристалл-теплоноситель (в виде которого и рассматриваем в таком случае ТТ как единицу).От кристалла с маленькой площадью теплоотдачи...не выйдет.
Говорю же - серебро нам поможет .
Не хочу показаться меркантильным - сложно это все слишком.
Требует глубокого лабораторного анализа.
На коленке.....не выйдет.

Согласен с Korolkov.Кипения нет - есть испарение.(Ложки нет(с))

[SashaNetrusov]

Допустим имеем конструкцию как предложена, но какими то средствами внутри замкнутого объёма поддерживается постоянное давление. Достигнув точки кипения пара за единицу времени будет образовываться в том количестве, сколько подводится мощности. Температура кипения будет постоянна, т.к. поддерживается постоянное давление. Далее пар конденсируется на большом радиаторе и возвращается в испаритель.Ровно столько жидкости сколько испарилось. Если мощность возросла скажем вдвое, то и циркуляция жидкость в пар и обратно должна ускориться вдвое...
Никакого противоречия не видно. Процесс непрерывен. Необходимо только чтоб сконденсированная жидкость успевала возвращаться в испаритель......

Добавлено через 4 минуты

Если нагревать ТТ, температура повышается, независимо от температуры кипения жидкости, при атмосферном давлении. Ни какой стабилизации не происходит, единственно, что есть, это начальный перепад температур, когда трубка начинает работать. В трубке вакуум, и пространство замкнутое. Температура испарения ниже температуры кипения, а кипения нет вообще, так как с ростом температуры растёт и давление.

Рассматриваем систему не с вакуумом. Пусть это уже не называется не ТТ, но как нибудь называется....

[Yury Novikov]

От теплопередатчика в виде подложки нам никуда не деться.

А надо заказать на моторолу целиком транзисторную сборку для выходного каскада, с кристаллами сразу приклеенными к серебряной трубе с фланцами, и лучше с внутренней стороны трубы.

Добавлено через 1 минуту

Необходимо только чтоб сконденсированная жидкость успевала возвращаться в испаритель......

См. конструкцию аммиачного холодильника (в нем нет компрессора). Хладогент можно использовать и другой.

[SashaNetrusov]

Т.к. обычный комповый кулер (без ТТ) имеет такое же тепловое сопротивление.

...... с вентилляторами...

Добавлено через 1 минуту

См. конструкцию аммиачного холодильника (в нем нет компрессора).

Куда смотреть?

Добавлено через 4 минуты

хоть радиатор, хоть пузырь с дом величиной

Пузырь предложен для поддержания постоянного давления в ёмкости , а не переносчик пара в пространство. Энергию пара будет забирать радиатор....

[boatsman]

Наверно есть ещё одна сложность - изоляция.
Либо транзистор от трубы, либо трубу от корпуса.

Наоборот. Испарительное охдаждение придумали как вкусность для съема тепла с анодов генераторных ламп, где десятки килоВольт в пике.
Саму трубу можно и из керамики сделать.