Koka vätska ger bra värmeledning

Termosifoner och värmerör (heat pipes) kallas även för tvåfaskylare. De för bort värme genom att en vätska, exempelvis vatten, förångas och kondenseras.

Tvåfaskylarnas styrka ligger i att de kan transportera stora värmemängder långa sträckor. Det är alla överens om. Men uppgifterna går isär när det gäller exakt hur mycket värde de kan leda bort. När det gäller värmerör är den maximalt bortförda yteffekten, alltså effektförbrukningen per ytenhet, mellan 20 och 200 W/cm2 beroende på vem man frågar. Skillnaden kan delvis bero på hur man definierar ytan. Termosifoner sägs klara mer än 100 W/cm2.

Nåväl, tvåfaskylarna är självcirkulerande; de innehåller inga pumpar eller ventiler och behöver därför inte underhållas.

Systemet består av en förångare som placeras vid värmekällan, exempelvis en het komponent. Vid förångningen upptas en stor mängd värme, och densitetsminskningen gör att ångan snabbt flyter upp till kondensorn.

Denna är placerad på ett svalare ställe, exempelvis utanför elektronikens inneslutning. När ångan kondenseras avges värme och vätskan förs tillbaka till värmekällan.

Veke eller gravitation

Skillnaden mellan termosifoner och värmerör ligger i hur den kondenserade vätskan transporteras tillbaka till värmekällan. En termosifon utnyttjar gravitationen, vilket innebär att kondensorn måste befinna sig högre än värmekällan. Vanligen transporteras ångan från förångaren via ett rör till kondensatorn, och vätskan faller tillbaka i ett annat rör.

I ett värmerör transporteras vätskan tillbaka till förångaren med hjälp av kapillärkraften i en porös veke, och kondensorn behöver därför inte placeras högre än värmekällan. Det är ett skäl till att värmerör tidigt utnyttjades i satelliter.

Värmetransporten är emellertid effektivast om kapillärkraften och gravitationen samverkar.

Ett värmerör innehåller endast så pass mycket vätska att veken är mättad; det rör sig alltså inte om något skvalpande.

I termosifonen finns det dock löst rinnande vätska, och oro för att vätskan ska läcka ut kan ha bidragit till att termosifonerna hittills inte fått någon spridning när det gäller elektronikkylning. I ett trasigt värmerör stannar dock den lilla vätskemängden kvar i veken och förångas sakta. Värmeröret upphör emellertid att fungera.

En nackdel med tvåfaskylarna kan vara kostnaden. Standardlösningar saknas, vilket gör att man måste ta fram speciallösningar för varje tillämpning. Förespråkarna menar dock att tekniken kan göra det möjligt att utveckla produkter som är mycket kompaktare än vad som varit möjligt med konventionella kylmetoder.

CvS