Wärmerohr

Ein Wärmerohr (auch Heatpipe genannt) ist ein Wärmeübertrager, der unter Nutzung von Verdampfungs- und Kondensationswärme eines Stoffes eine hohe Wärmestromdichte erlaubt.

Funktionsweise

Das Wärmerohr besteht aus einem hermetisch gekapselten Rohr mit je einer Wärmeübertragungsfläche für Wärmequelle und -senke, in dem ein Fluid eingeschlossen ist, das bei den Temperaturen der Wärmequelle bzw. -senke verdampft bzw. kondensiert. Der an der Quelle erzeugte Dampf des Fluids strömt an die Senke und gibt die Verdampfungswärme durch Kondensation ab. Bei geeigneter Konstruktion des Wärmerohrs zirkuliert das Fluid allein durch Schwerkraft oder durch die Kapillarwirkung eines Dochtes. Außerdem können so in begrenztem Rahmen zusätzlich Entfernungen überbrückt werden.

Der Vorteil des Wärmerohrs liegt in der hohen Wärmestromdichte (Für Wasser-Kupfer-Wärmerohre bis ca. 40W/cm2 einkoppelbarer Wärmestrom) und der antriebslosen Zirkulation des Fluids. Hinzu kommt eine sicherere Trennung zwischen Quell- und Senkenmedium, wenn diese z. B. aus toxischen Gründen nicht vermischt werden dürfen.

Beispiele

Typische Anwendungsbereiche

Raumfahrt (seit Ende der 1950er / Anfang 1960er) und Satellitentechnik
die stabile Gründung von Bauwerken in Permafrost-Böden (Alaskapipeline)
Wärmetauschersysteme
Mikroelektronikkühlung (z.B. PC : GPU, aber auch CPU)
Erdwärmesonden (siehe Geothermie)

Typische Arbeitsfluide

Je nach Temperaturbereich:

Wasser
Alkohole (Methanol, Ethanol, etc.)
Metalle (Lithium, Natrium, Quecksilber, etc.)
Flüssiggase (Stickstoff, Helium, etc.)

Typische Docht-Materialien

Kupfer (sehr verbreitet in Verbindung mit Wasser)
Kupfer-Bronze
Aluminium
Stahl
Nickel-Legierungen
selten Kohlefaser

Typische Dochtformen

gewebte Strukturen
Sinterstrukturen
Rillenstrukturen