Charakterisierung

Das Kompetenzzentrum Heatpipes hat zur Charakterisierung zylindrischer Heatpipes einen Teststand entwickelt, der sich unter anderem durch eine hohe Neigungswinkelpräzision auszeichnet. Wir können damit Heatpipes je nach den jeweiligen Anforderungen flexibel und präzise auf ihre Funktion von der Vertikalen bis zur Horizontalen vermessen. Am Messplatz variieren wir die aufgeprägte Leistung sowie die Temperatur des Kühlwassers und bestimmen den thermischen Widerstand und die Leistungsgrenzen in Abhängigkeit von den unterschiedlichen Betriebsbedingungen.

Spezifikation des Messplatzes:

• Größe: 200 – 2000 mm Länge, 8 mm – 12 mm Durchmesser
• Temperaturbereich: 10 – 90 °C im Kühlwasser, bis 200 °C an der Heatpipe
• Leistungsbereich: 10 – 1000 W
• Orientierung: -5 – 90° (negative Winkel: Kondensator unterhalb Verdampfer)
• kundenspezifische Variationen

Zur Charakterisierung von Heatpipes zur flächigen Wärmeleitung (z. B. Heatspreader/Vapor Chambers, pulsierende Heatpipes) wurde eigens ein Messplatz entwickelt. Hiermit können Heatpipes bezüglich ihres Wärmewiderstands, Temperaturarbeitsbereiches und Startverhaltens untersucht werden. Darüber hinaus können die Testobjekte in unterschiedlichen Orientierungen vermessen werden, um den Einfluss der Gravitation auf die Funktionsweise zu untersuchen.

Aktuell hat der Messplatz die folgenden Spezifikationen, welche aber bei Bedarf kundenspezifisch angepasst bzw. über die angegebenen Maße, Leistungen etc. hinaus erweitert werden können:

• Größe: Grundfläche bis ca. 13 x 13 cm²
• Temperaturbereich: ca. 20 – 200 °C
• Leistungsbereich: bis kW-Bereich, abhängig von Abmessungen Testobjekt
• Orientierung: waagrecht, senkrecht und mit Kippung 45 °C
• Wärmequelle (Keramikheizer) und Wärmesenke an verschiedenen Stellen anbringbar
• Luft- oder Wasserkühlung als Wärmesenke möglich

Neben kontaktbasierter thermischer Messtechnik (Thermoelemente und Widerstands-Temperaturfühler) verfügt das Kompetenzzentrum Heatpipes über die Ausstattung und Praxis-Erfahrung zur Charakterisierung von Heatpipes mittels Infrarot-Thermographie. Dies ermöglicht die schnelle zweidimensionale quantitative Visualisierung und Auswertung der Temperaturverteilung auf der Heatpipe, sowohl im Standbild als auch zeitabhängig. Hierzu stehen verschiedene hochauflösende Infrarotkameras mit hoher Bildrate zur Verfügung. Damit lassen sich viele praxisrelevante Fragestellungen für Heatpipes schnell und einfach beantworten.

Ein 3D-Computertomograph ermöglicht die dreidimensionale Darstellung des »Innenlebens« einer Heatpipe. Unter Verwendung einer leistungsstarken 300 kV-Röntgenröhre können auch Teile aus schweren, sonst schwierig zu durchleuchtenden Elementen wie z. B. Kupfer untersucht werden. Damit können auch Lecks oder sonstige Defektstellen aufgespürt und Heatpipes somit ggf. einer Schadensanalyse unterzogen werden. Für bestimmte Fluide (z. B. Wasser) lässt sich unter geeigneten Bedingungen sogar die Fluidverteilung in einer Heatpipe »live« und mit mehreren Bildern pro Sekunde untersuchen.

Um Heatpipes auf ihre generelle Funktionstüchtigkeit sowie Herstellungsfehler – z. B. einen zu hohen Inertgasgehalt – zu testen, steht ein Schnelltest zur Verfügung.

Entwicklung individueller Teststände

Entsprechend den Anforderungen des Kunden entwickelt das Kompetenzzentrum Heatpipes individuelle Teststände. So können beispielsweise das Messverfahren, die Messinfrastruktur oder die sicherheitstechnischen Anforderungen an die kundenspezifischen Wünsche angepasst werden – Voraussetzungen für eine bestmögliche Charakterisierung der Heatpipes.