Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : Heatpipe basteln
Morgen!
Heatpipes faszinieren mich schon länger und da kam mir mal die Idee, mir einfach eine zu basteln.
Die Kühleigenschaften müssen nicht überragend sein, mir geht es eigentlich nur um das Experiment selber.
Sollte mit möglichst wenig Geld, Wekzeug und Aufwand realisiert werden, wobei sich v.a. letzteres wahrscheinlich nicht mit dem Rest vereinbaren läßt ;)
Hat jemand eine Idee zu den folgenden Punkten:
- Röhrchen? Durchmesser, Material?
- Füllung
- Heatpipe verschließen
Als Röhrchen kommen wahrscheinlich Aluminium oder Kupferröhrchen aus dem Baumarkt gelegen. Gut, die haben zwar keine Kapillarstruktur an den Seitenwänden, aber die Schwerkraft tuts auch*
Die Füllung beschäftigt mich sehr. Es gäbe ja generell mehrere Möglichkeiten, nämlihc entweder, die Füllung unter Druck einzufüllen (hoher Druck -> hohe Siedetemp.) oder die Füllung unter Unterdruck einzufüllen oder eine Flüssigkeit einzufüllen, die Heatpipe unten erwärmen und dann oben zumachen, dann dürfte sich ja ein Unterdruck bilden.
Das große Problem ist wahrscheinlich, daß man bei der letzten Methode nahezu keine Möglichkeit hat, die optimale Abrietstemperatur der Haeatpipe zu bestimmen.
ZUm Verschließen der Heatpipe mache ich mir auch Gedanken, generell gibt es da natürlich auch Möglichkeiten, zum Einen wäre da das verlöten/verscheisen, was wahrscheinlich auch leider die Füllung verdampfen würde und zum anderen das Verstopfen der Öffnung.
Also postet mal bitte eure Ideen! =)
-huha
*Ja, dann hat man zwar keine "richtige" Heatpipe, weil man die in allen Lagen betreiben kann, aber es geht ja nur um das Experiment...
BavariaBlade
2003-08-22, 12:28:31
Hi
kann die leider nur nen Tipp zum verschließen geben. Einfach nit einer großen Zenge das ende Umbiegen und dann zuquetschen. Danach sicherheitshalber noch die enden zulöten. die Schmelztemp von Weichlot liegt bei 183°C , das sollte ausreichen.
Ich glaub für die füllung nehmen die ne Flüssigkeit die so be 40- 50°C verdampft...bin aber nicht so sicher.
servus
Hansmaulwurf
2003-08-22, 15:22:48
ihc hab mal gelesen das da ein gas drin sein soll aber kann auch sein das ich mich irre alos wenn es ein gas ist wird es schwierig das selbst du bauen ;)
anddill
2009-12-03, 21:02:41
Die Füllung ist einfaches Wasser unter verringertem Druck. Als Kapillare könnte man einen Docht einziehen. Verschließen dürfte wie oben beschrieben mit zuquetschen und verlöten am einfachsten sein.
DrPeacemaker
2009-12-04, 15:05:31
Die Füllung ist einfaches Wasser unter verringertem Druck. Als Kapillare könnte man einen Docht einziehen. Verschließen dürfte wie oben beschrieben mit zuquetschen und verlöten am einfachsten sein.
Um das nachzustellen würde es bedeuten, dass man das Wasser kochend in das Röhrchen einbringen sollte und es schnellstmöglich abgedichtet bekommt. Wasser erkaltet dann, zieht sich zusammen und schon hat man einen minimalen Unterdruck.:confused::biggrin:
StefanV
2009-12-04, 22:21:59
Das wäre eine Möglichkeit, die andere wäre eine (unter)Druckkamer...
Die Füllung ist einfaches Wasser unter verringertem Druck.
:eek: ....und das von anddill.... ;)
Afaik werden Heatpipes mit einer Mischung aus Wasser und Kiesel-Gel (Silicagel-Water) befüllt. Dieses Gel ist gesundheitsschädlich (karzinogen). Deswegen würde ich auch niemandem raten wollen seine Heatpipe aus China mal aufzusägen und reinzuschauen.... das was da möglicherweise auf den ersten Blick wie Wasser aussieht und auch schön verdunstet, ist krebserregend.
Es ist daher mit dem R-Satz 49 (kann Krebs erzeugen beim Einatmen) und dem Symbol giftig zu versehen. Gefährlich sind die Stäube, die z. B. beim Umfüllen auftreten.
Silicagel hat die Eigenschaft, bei der Adsorption, also der Aufnahme von Wasser, Wärme abzugeben, und bei der Desorption, der Trocknung, Wärme aufzunehmen. Dieser Prozess funktioniert als chemische Wärmepumpe und kann beliebig oft wiederholt werden.
http://de.wikipedia.org/wiki/Silicagel
Damit ihr es versteht:
Man stelle sich ein Rohr vor, an dessen unterem Ende sich das 'nasse' Selicagel gesammelt hat. Jetzt wird das Rohr erhitzt -> Das Wasser verdunstet aus dem Gel -> das Gel trocknet und absorbiert dabei Wärme -> das Wasser steigt im Rohr auf und kondensiert an den Wänden und fließt zurück in das Gel -> uswusf.
Das große Problem bei der Geschichte ist, daß man das Gel dazu bringen muss an der heißen Stelle der Pipe zu bleiben <es sei denn, es ist bauartbedingt bereits der tiefste Punkt der Pipe>. Außerdem muß man im richtigen Verhältnis mischen. Und man muß das Rohr mit der richtigen Menge befüllen.
Die maximale Wasseraufnahme des „normalen“ Silicagels beträgt etwa ein Drittel des eigenen Gewichts.
mfg
anddill
2009-12-04, 23:06:10
:eek: ....und das von anddill.... ;)
Afaik werden Heatpipes mit einer Mischung aus Wasser und Kiesel-Gel (Silicagel-Water) befüllt. Dieses Gel ist gesundheitsschädlich (karzinogen). Deswegen würde ich auch niemandem raten wollen seine Heatpipe aus China mal aufzusägen und reinzuschauen.... das was da möglicherweise auf den ersten Blick wie Wasser aussieht und auch schön verdunstet, ist krebserregend.
http://de.wikipedia.org/wiki/Silicagel
Damit ihr es versteht:
Man stelle sich ein Rohr vor, an dessen unterem Ende sich das 'nasse' Selicagel gesammelt hat. Jetzt wird das Rohr erhitzt -> Das Wasser verdunstet aus dem Gel -> das Gel trocknet und absorbiert dabei Wärme -> das Wasser steigt im Rohr auf und kondensiert an den Wänden und fließt zurück in das Gel -> uswusf.
Das große Problem bei der Geschichte ist, daß man das Gel dazu bringen muss an der heißen Stelle der Pipe zu bleiben <es sei denn, es ist bauartbedingt bereits der tiefste Punkt der Pipe>. Außerdem muß man im richtigen Verhältnis mischen. Und man muß das Rohr mit der richtigen Menge befüllen.
mfg
keine Ahnung, was die Chinesen da reinfüllen. Aber die Heatpipes, die man in D zB. bei Conrad kaufen kann, sind schlicht mit Wasser gefüllt.
Aus der Produktbeschreibung bei Conrad:
Eine Heatpipe besteht aus hochreinem Kupfer und hat als Arbeitsmedium Wasser. Es handelt sich um mehrfach destilliertes, vollentgastes und entmineralisiertes Wasser. In den geringen Mengen, in denen es in einer Heatpipe eingesetzt wird, geht von ihm keinerlei gesundheitsschädigende oder umweltbelastende Wirkung aus. Sicherheitsbedenken beim ordnungsgemäßen Umgang mit der Heatpipe sind nicht gegeben. Vorsicht ist allerdings bei einer zu starken Aufheizung der Heatpipe angebracht. Wenn die Temperatur über 250 °C ansteigt, wird der Druck in der Heatpipe so hoch, dass sie platzen kann.
Um das nachzustellen würde es bedeuten, dass man das Wasser kochend in das Röhrchen einbringen sollte und es schnellstmöglich abgedichtet bekommt. Wasser erkaltet dann, zieht sich zusammen und schon hat man einen minimalen Unterdruck.:confused::biggrin:
Arrrgh.... war denn hier niemand am Gymnasium? Stichwort: 'Dichteanomalie' des Wassers?
Als Dichteanomalie bezeichnet man die auf der Wasserstoffbrückenbindung beruhende Eigenschaft, dass Wasser bei dieser Temperatur die höchste Dichte hat und beim Abkühlen unter diese Temperatur kontinuierlich und beim Gefrieren sogar sprunghaft an Volumen zunimmt
http://de.wikipedia.org/wiki/Wasser
Wasser erreicht eine große Ausdehnung im gefrorenen Zustand. Falls der TS also so 'clever' sein möchte und es erstmal erfolgsneutral mit Leitungswasser probieren möchte, wird er sein Röhrchen mit Wasser befüllen, es gefrieren lassen, dann zuklemmen und den Rest erledigt das Auftauen..... hoffentlich bleibt sein Rohr ein Rohr.
mfg
keine Ahnung, was die Chinesen da reinfüllen. Aber die Heatpipes, die man in D zB. bei Conrad kaufen kann, sind schlicht mit Wasser gefüllt.
Also das höre ich jetzt wirklich zum ersten Mal. Wäre es möglich, daß die Heatpipes von Conrad an der Innenseite beschichtet sind? Möglicherweise mit einer Kiesel-Gel ähnlichen Substanz?
anddill
2009-12-04, 23:08:58
Kupfergeflecht als Kapillarnetz.
Aus der Produktbeschreibung bei Conrad:
Jaja - die lassen sich nicht in die Karten schauen. Glaub mir - mit Wasser allein wird der TS nicht glücklich. Auch mit Unterdruck wird er niemals den richtigen Siedepunkt für seine Heatpipe hinkriegen. Zumindest nicht ohne Labor.
anddill
2009-12-04, 23:14:24
Arrrgh.... war denn hier niemand am Gymnasium? Stichwort: 'Dichteanomalie' des Wassers?
http://de.wikipedia.org/wiki/Wasser
Wasser erreicht eine große Ausdehnung im gefrorenen Zustand. Falls der TS also so 'clever' sein möchte und es erstmal erfolgsneutral mit Leitungswasser probieren möchte, wird er sein Röhrchen mit Wasser befüllen, es gefrieren lassen, dann zuklemmen und den Rest erledigt das Auftauen..... hoffentlich bleibt sein Rohr ein Rohr.
mfg
Da hast Du was falsch verstanden. Man will ja einen niedrigeren Druck haben, um schon bei möglichst niedrigen Temperaturen, so um 30-50°C ordentlich Wasser zu verdampfen. Dazu könnte man eben den selben Effekt wie beim Einwecken verwenden: Der Dampf verdrängt die Luft, macht man dann Dicht, verbleibt in der Pipe ein Wasser-Wasserdampfgemisch. Das hat die angenehme Eigenschaft, bei Erhitzung über einen weiten Temperatur- und Druckbereich ein Gemisch zu bleiben.
Der Dampf verdrängt die Luft, macht man dann Dicht, verbleibt in der Pipe ein Wasser-Wasserdampfgemisch. Das hat die angenehme Eigenschaft, bei Erhitzung über einen weiten Temperatur- und Druckbereich ein Gemisch zu bleiben.
Das kann sogar funktionieren - aber ich bezweifle das der TS mit Hausmitteln den richtigen Unterdruck für exakt die richtige Wasser/Wasserdampfmenge hinbekommt. Außerdem hätte er dann wieder das Problem das kondensierte Wasser ohne technische Tricks an den heißen Punkt der Pipe zurückzuführen. Und Kondensieren muß das Wasser, da sonst kein Wärmetausch stattfindet. Wasserdampf kann genutzt werden, um Wärme zu transportieren. Aber Wärme (ab)leiten ist noch was anderes.
anddill
2009-12-04, 23:48:18
Wie gesagt, einen dicken Docht einziehen.
Wieso zum Geier sind die Pipes nicht einfach massiv?
Klar, etwas teurer. Aber bei dem Durchmesser ist das jetzt auch nicht die Welt. Und dazu hat man dann das Maimum an leitfähigkeit. Also wenn ich mir Pipes aus Kupfer basteln würde. Einfach massive Rörchen nehmen.
Also anstat 5mm Rörchen mit Wasser/WasAuchImmer lieber 3mm massiv!
Wie gesagt, einen dicken Docht einziehen.
Das wird nicht klappen. Dann schon eher dünne Metallröhrchen an den inneren Rand der Pipe kleben.
Wasser erreicht in Kapillaren mit einem Radius von 0,2 mm Steighöhen von bis zu 7 cm.
http://de.wikipedia.org/wiki/Oberfl%C3%A4chenspannung
Der Docht wird am heißen Ende zu heiß sein, so daß das Wasser gar nicht bis zur wärmsten Stelle der Pipe gelangt. Wahrscheinlich würde es in der Pipe einen Wärmestau geben. Und zwar genau an dem Punkt an dem der Docht so warm ist, daß das Wasser anfängt zu verdampfen.
Wieso zum Geier sind die Pipes nicht einfach massiv?
Klar, etwas teurer. Aber bei dem Durchmesser ist das jetzt auch nicht die Welt. Und dazu hat man dann das Maimum an leitfähigkeit. Also wenn ich mir Pipes aus Kupfer basteln würde. Einfach massive Rörchen nehmen.
Also anstat 5mm Rörchen mit Wasser/WasAuchImmer lieber 3mm massiv!
Der Trick ist, daß die Wärme SCHNELL abgeleitet werden soll. Bei einer massiven Pipe würde der untere Teil der Pipe konstant heiß sein (das hilft dem Chip nicht). Das was du vorschlägst wäre im Prinzip fast wie ein großer passiver Kühler. Die Wärmeleitfähigkeit wäre zu gering.
Dafür ist das einfacher zu machen. Sicherer und unproblematischer. In Eigenarbeit und wenigen Mitteln ist das für mich die beste Option.
Aber das ist ja auch sicherlich nicht das was der TS eigentlich machen will. Er will ja unbeding eine "richtige" Pipe basteln. Na dann viel Spass :)
Wird dann wohl sowas wie eine Wasserkühlung ohne Pumpe und kupfernden Schlauch ;)
=Floi=
2009-12-05, 05:24:16
das ist dann aber keine heat pipe --> wärme pumpe
ich würde mal gucken ob du eine (schwedische) vakuumkammer (austin power :ugly:) besorgen kannst und dann darin das destillierte wasser und das gereinigte kupferrohr mit loctite kleber einfach zukleben. dieser klebstoff bindet unter luftabschluss ab und das würde dadurch super und simpel funktionieren.
sicherlich die einfachste und sicherste methode.
Das wird nicht klappen. Dann schon eher dünne Metallröhrchen an den inneren Rand der Pipe kleben.
Nachtrag: Möglicherweise könnte der TS statt einem Docht einfach Entlötlitze nehmen. Deren Hauptzweck ist ja gerade flüssiges Zinn aufgrund der Kapillarwirkung aufzunehmen. Allerdings müßte er einen Weg finden die Litze fest mit der inneren Außenwand der Pipe zu verbinden. Ansonsten würde das kondensierte Wasser nicht mit der Litze in Kontakt kommen und könnte auch nicht zurückgeleitet werden.
Ich hab schonmal überlegt, ob man die Entlötlitze eventuell aufzwirbeln könnte. Theoretisch würde hierdurch aber die Kapillarwirkung erheblich verloren gehen. Man müßte überlegen, ob man eine Entlötlitze nimmt, die so breit ist, daß sie (zu einem Röhrchen zusammerngerollt) von sich aus gegen die Außenwand der Pipe drückt. Also im Prinzip müßte sie so breit sein wie der Innenumfang der Pipe.
Vielleicht kann man normale Entlötlitze noch ein bischen breit ziehen. In jedem Fall würde ich die Kapillarwirkung vorher testen -> Entlötlitze in ein Glas Wasser hängen lassen und vielleicht mit Löschpapier oder ähnlichem testen, wie hoch destilliertes Wasser in der Litze steigt.
mfg
Die Entlötlitze hört sich garnichtmal so schlecht an! Im Laborbedarf gibts aber noch deutlich bessere Lösungen wie rohrförmige und massive poröse Filter aus irgendwelchen Keramiken(?).
Problematisch ist es den richtigen Druck zu treffen: http://de.wikipedia.org/wiki/Datei:Dampfdruckkurve.png
Hier ist das Ganze mal anschaulich dargestellt (Druck scheint aber logarithmisch aufgetragen zu sein).
Ich könnte mal ausrechnen, wieviel Wasser man in welchem (Rohr)Volumen braucht, um nach Abkühlung den richtigen Druck zu erreichen. Aber dazu müsste ich mich erstmal wieder reinfuchsen und evtl. meine Studienunterlagen aus dem Keller durchwühlen... Hab da irgendwie nicht so die Lust zu.
Die nötigen Umgebungsvariablen würden mich aber schon interessieren, vielleicht klappt es ja wirklich mit Hausmitteln eine gut funktionieren Heatpipe zu basteln. Kann naturlich auch sein, dass man zum Erreichen des richtigen Drucks unrealistische Volumen oder Temperaturen benötigt. Vielleicht kann ja jemand Licht ins Dunkel bringen.
Hallo,
so hat es bei mir funktioniert:
Material:
10mm Hydraulikrohr (innen=8), Kabelschirm als Docht, Aceton als Medium.
Werkzeug:
Eine kleine Vakuumpumpe z.B. eine Kolbenmembranpumpe mit Anschlußstück passend zum Rohr (Hydraulikverschraubung). Ein Heißluftfön. Schweißgerät. Schraubstock und Klemmbacken dafür (selbst gemacht). Metallbügelsäge
1. Eine Seite des Rohrs dicht zuschweißen. (löten geht warscheinlich auch).
2. Kabelschirm aus einem Kabel pulen. Vorsicht das die Drähte nicht beschädigt werden. So ins Rohr schieben und stauchen, dass das Netz gut an der Wand anliegt.
3. Aceton einfüllen. (ca. 1/3 des Rohres)
4. Unterdruck saugen.
5. Mit dem Heizluftfön das Rohr erwärmen damit das Aceton kocht und die Luft aus dem Rohr verdrängt. Pumpe laufen lassen.
6. Im Schraubstock das Rohr zuklemmen. Das muß dicht sein. Daher die Klemmbacken, die das Rohr nur über eine Linie abklemmen, so wie eine Zange. Klemmt man das Rohr mit einer Fläche (z.B. Schraubstockbacken) wird es nicht dicht.
7. Pumpe aus.
8. Rohr ca. 2cm über der Klemmstelle absägen und dichtlöten.
9. Rohr aus dem Schraubstock raus, fertig.
Je nachdem wieviel Vakuum man zieht und hält bis das Rohr wirklich dicht ist ergibt sich eine Arbeitstemeratur. Mein Versuch funktionierte bei etwa 60°C -70°C auf der warmen (Verdampfer)seite bei Raumtemperatur auf der Kondensatorseite. Wenn man das Rohr ins warme Wasser taucht wird es nach wenigen Sekunden so heiß das man es ohne Handschuhe nicht mehr halten kann. Ein Vergleichsstück des Hydraulikrohrs wurde nicht annähernd so warm.
Gruß
MadHatter666
2011-01-18, 14:52:02
Ich hab vor ein paar Jahren mal eine Heatpipe eines Coolermaster-Kuehlers geoeffnet, da war nix drin :confused:
Klugscheißer
2011-01-21, 17:19:25
Hallo zusammen,
aus den ganzen Beiträgen schließe ich, dass keiner so richtig verstanden hat, wie eine Heatpipe genau funktioniert.
Dazu erst mal was über die Physik vom Verdampfen und Kondensieren.
Stoffe wie z.B. Wasser können fest (Eis), flüssig, oder gasförmig (Dampf) sein.
http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Datei:Phasendiagramme.svg&filetimestamp=20081011105632
Hat man also z.B. einen Topf voll Wasser und führt ihm Wärme zu, so wird zunächst die Temperatur bis zur Siedetemperatur steigen, dann aber konstant bleiben, da die zugeführte Wärmeenergie zum Verdampfen des Wassers verbraucht wird. Deshalb kocht man auch Kartoffel oder sonstiges in Wasser, denn die sollen nicht über 100° garen (sonst kriegt man Bratkartoffel).
Wenn man umgekehrt überhitztem Dampf Wärme entzieht, dann wird die Temperatur zunächst sinken, bis die Siedetemperatur erreicht ist. Danach kondensiert der Dampf zu flüssigem Wasser und die vorher beim Verdampfen aufgenommene Wärmeenergie wird wieder frei, die Temperatur bleibt deshalb konstant, bis kein Dampf mehr da ist.
Die Temperatur, bei der der Übergang vom flüssigen zum gasförmigen Zustand (verdampfen) und umgekehrt (kondensieren) passiert ist aber vom DRUCK abhängig.
Bei normalem Atmosphärendruck verdampft Wasser bei 100°C.
Bei geringerem Druck verdampft es bei niedrigen Temperaturen, bei höherem Druck bei höheren.
Wenn man also versuchen würde, auf dem Mount Everest Kartoffeln zu kochen, könnte man lange warten, denn bei dem geringen Umgebungsdruck dort ist die Siedetemperatur von Wasser so niedrig, dass die Kartoffel nie weich würden.
Das geht soweit, dass bei sehr geringem Druck das Wasser schon bei 0°C verdampft, also gar nicht mehr flüssig wird, sondern direkt von Eis zu Dampf wird (technische Anwendung: Gefriertrocknen).
Stellt man sich nun mal theoretisch vor, wir hätten ein festes, geschlossenes Gefäß mit konstantem Volumen, das wir zum Teil mit flüssigem Wasser füllen und der Rest des Volumens wäre evakuiert. Dann wäre der Druck im Gefäß zunächst 0 bar, die Siedetemperatur wäre deshalb sehr gering und das Wasser würde sofort zu "kochen", also zu verdampfen beginnen. Da Dampf bekanntlich viel mehr Raum einnimmt als Wasser, steigt der Druck oberhalb des Wasserspiegels und zwar so lange, bis die zum jeweiligen Druck gehörende Siedetemperatur die Gefäßtemperatur erreicht hat.
Da zum Verdampfen viel Wärmeenergie verbraucht wird, nimmt die Gefäßtemperatur gleichzeitig stark ab.
Wenn wir das Gefäß aufheizen, wird etwas mehr Wasser verdampfen, der Druck und damit die Siedetemperatur steigen, bis sie wieder der Gefäßtemperatur entspricht. Bei Wasser kann man dieses Spiel theoretisch zwischen 0°C und ~370°C (allerdings hat man dann einen Druck von über 200bar) treiben.
Wenn unser Gefäß ein senkrechtes Rohr ist, dem unten ständig Wärme zugeführt und oben oder an irgend einer anderen Stelle abgeführt wird, dann wird es dort etwas kälter sein. Sofort kondensiert dann dort Dampf, gibt seine Verdampfungswärme ab und fließt zurück nach unten ins Wasserreservoir. Da dadurch aber der Druck etwas sinkt, verdampft sofort unten, wo es ja etwas wärmer ist, erneut Wasser und entzieht damit unten Wärmeenergie.
Da der Dampf sehr schnell strömt und die Verdampfungswärme sehr groß ist, kann sehr viel Wärmeenergie über weite Distanzen übertragen werden (einige 10er-Potenzen mehr als mit einem massiven Kupferrohr).
Wenn man jetzt noch z.B. mit einem Kupferdrahtgeflecht an der Wand des Rohrs dafür sorgt, dass das flüssige Wasser über Kapilarwirkung überall an der Rohrwandung vorhanden ist, muss die Wärmequelle nicht mehr unbedingt unten sein. Es wird an jeder Stelle, die etwas wärmer ist, Wasser verdampfen und an jeder Stelle, die etwas kälter ist, Dampf kondensieren.
Und das nennt man dann Heatpipe.
Piffan
2011-01-30, 21:06:07
Hallo zusammen,
aus den ganzen Beiträgen schließe ich, dass keiner so richtig verstanden hat, wie eine Heatpipe genau funktioniert.
Dazu erst mal was über die Physik vom Verdampfen und Kondensieren.
Stoffe wie z.B. Wasser können fest (Eis), flüssig, oder gasförmig (Dampf) sein.
http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Datei:Phasendiagramme.svg&filetimestamp=20081011105632
Hat man also z.B. einen Topf voll Wasser und führt ihm Wärme zu, so wird zunächst die Temperatur bis zur Siedetemperatur steigen, dann aber konstant bleiben, da die zugeführte Wärmeenergie zum Verdampfen des Wassers verbraucht wird. Deshalb kocht man auch Kartoffel oder sonstiges in Wasser, denn die sollen nicht über 100° garen (sonst kriegt man Bratkartoffel).
Wenn man umgekehrt überhitztem Dampf Wärme entzieht, dann wird die Temperatur zunächst sinken, bis die Siedetemperatur erreicht ist. Danach kondensiert der Dampf zu flüssigem Wasser und die vorher beim Verdampfen aufgenommene Wärmeenergie wird wieder frei, die Temperatur bleibt deshalb konstant, bis kein Dampf mehr da ist.
Die Temperatur, bei der der Übergang vom flüssigen zum gasförmigen Zustand (verdampfen) und umgekehrt (kondensieren) passiert ist aber vom DRUCK abhängig.
Bei normalem Atmosphärendruck verdampft Wasser bei 100°C.
Bei geringerem Druck verdampft es bei niedrigen Temperaturen, bei höherem Druck bei höheren.
Wenn man also versuchen würde, auf dem Mount Everest Kartoffeln zu kochen, könnte man lange warten, denn bei dem geringen Umgebungsdruck dort ist die Siedetemperatur von Wasser so niedrig, dass die Kartoffel nie weich würden.
Das geht soweit, dass bei sehr geringem Druck das Wasser schon bei 0°C verdampft, also gar nicht mehr flüssig wird, sondern direkt von Eis zu Dampf wird (technische Anwendung: Gefriertrocknen).
Stellt man sich nun mal theoretisch vor, wir hätten ein festes, geschlossenes Gefäß mit konstantem Volumen, das wir zum Teil mit flüssigem Wasser füllen und der Rest des Volumens wäre evakuiert. Dann wäre der Druck im Gefäß zunächst 0 bar, die Siedetemperatur wäre deshalb sehr gering und das Wasser würde sofort zu "kochen", also zu verdampfen beginnen. Da Dampf bekanntlich viel mehr Raum einnimmt als Wasser, steigt der Druck oberhalb des Wasserspiegels und zwar so lange, bis die zum jeweiligen Druck gehörende Siedetemperatur die Gefäßtemperatur erreicht hat.
Da zum Verdampfen viel Wärmeenergie verbraucht wird, nimmt die Gefäßtemperatur gleichzeitig stark ab.
Wenn wir das Gefäß aufheizen, wird etwas mehr Wasser verdampfen, der Druck und damit die Siedetemperatur steigen, bis sie wieder der Gefäßtemperatur entspricht. Bei Wasser kann man dieses Spiel theoretisch zwischen 0°C und ~370°C (allerdings hat man dann einen Druck von über 200bar) treiben.
Wenn unser Gefäß ein senkrechtes Rohr ist, dem unten ständig Wärme zugeführt und oben oder an irgend einer anderen Stelle abgeführt wird, dann wird es dort etwas kälter sein. Sofort kondensiert dann dort Dampf, gibt seine Verdampfungswärme ab und fließt zurück nach unten ins Wasserreservoir. Da dadurch aber der Druck etwas sinkt, verdampft sofort unten, wo es ja etwas wärmer ist, erneut Wasser und entzieht damit unten Wärmeenergie.
Da der Dampf sehr schnell strömt und die Verdampfungswärme sehr groß ist, kann sehr viel Wärmeenergie über weite Distanzen übertragen werden (einige 10er-Potenzen mehr als mit einem massiven Kupferrohr).
Wenn man jetzt noch z.B. mit einem Kupferdrahtgeflecht an der Wand des Rohrs dafür sorgt, dass das flüssige Wasser über Kapilarwirkung überall an der Rohrwandung vorhanden ist, muss die Wärmequelle nicht mehr unbedingt unten sein. Es wird an jeder Stelle, die etwas wärmer ist, Wasser verdampfen und an jeder Stelle, die etwas kälter ist, Dampf kondensieren.
Und das nennt man dann Heatpipe.
Die Kapillaren sind nicht dafür da, das System von der Schwerkraft unabhängig zu machen, wer kommt denn auf solch alberne Ideen. :biggrin:
Gibt zwei Gründe für die Kapillare: Die Nässe sollte sollte möglichst dicht am Metall liegen für optimalen Wärmetausch zwischen den Medien Wasser/Kupfer. Daher geht es nicht mit dem Docht, sondern es muss schon mit dem Kupfer thermisch gekoppelt sein.
Dann legt der Dampf auch keine großen Strecken zurück. Vielmehr spielt sich der ständige Wechsel zwischen Gasphase und flüssiger Phase im Mikrobereich ab, direkt auf der Kupferoberfläche in der "Porösität". Da ist nix mit "Sumpf/See" an einem Ende und "Kondensationszone" am anderen Ende. Man muss auch keine Angst haben, dass es am heißen Ende zu trocken wird und der Spaß stockt. Vielmehr sorgt der Dampfdruck für ein ständiges VErschieben des Siedepunktes, so dass das Wasser nicht knapp wird.
Wenn man also eine Heatpipe aufsägt, sieht man, dass man nix sieht: Das bisschen Wasser ist entweder noch in der porösen Innwandung oder schon längst abgetrocknet.
Irgendwie erinnern mich manche Vorstellungen hier an Professor Schnauzens Darstellung der "Dampfmaschien".........
Aber der Schwachsinn vom strömenden Dampf und dem "Zurückfließen" des kalten Wassers "gegen die Schwerkraft" findet man leider auch in manchen Veröffentlichungen. :wink:
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