Tubo de calor

Heat pipe é um item que armazena e transfere energia térmica ao longo de segmentos conectados e impõe um limite sobre quanta energia pode passar por cada segmento ao longo do tempo. Cada segmento de Tubo de calor reduz a temperatura do calor que flui por ele em uma quantidade que depende da potência transmitida; isso cria um comprimento útil máximo efetivo para um trecho reto de Tubo de calor entre uma fonte de calor e um consumidor de calor.

Para uma entidade de Tubo de calor com uma conexão de entrada em um lado e uma conexão de saída no lado oposto, a queda de temperatura por segmento é de 1 + (P / 15) °C, em que P é a potência transmitida em megawatts (MW). Como os Permutador de calor precisam atingir 500°C para gerar vapor e os geradores de calor (por exemplo, reatores nucleares) têm um máximo de 1000°C, a diferença máxima de temperatura possível entre uma fonte de calor e um Permutador de calor é de 500°C. Portanto, o comprimento máximo em linha reta L de segmentos de Tubo de calor que podem transportar potência P e ainda permitir que um Permutador de calor atinja 500°C é L = 500 / (1 + P/15). Por exemplo, um único reator nuclear gerando 40 MW de potência térmica para uma única linha reta de Tubo de calor pode chegar a aproximadamente 500 / (1 + 40/15) ≈ 136 segmentos de Tubo de calor antes que a temperatura caia demais para atingir 500°C.

Um nuclear reactor pode atuar por si só como um condutor térmico semelhante a um Tubo de calor, esteja abastecido ou não. Nessa função, o reactor reduz a temperatura em 1 + (P / 387) °C por entidade de reactor, com P em MW; valores medidos indicam que o denominador é aproximadamente 386.847. Como um reactor ocupa mais blocos do que um único segmento de Tubo de calor, é preciso compará-lo a múltiplos segmentos de Tubo de calor em conjunto (para a área típica ocupada por um reactor, essa comparação é com cerca de cinco linhas de cinco Tubo de calor). Em comparação com um comprimento equivalente de Tubo de calor, um reactor reduz menos a temperatura por bloco: com potência transmitida próxima de zero, ele reduz a temperatura cerca de cinco vezes menos do que blocos equivalentes de Tubo de calor, e, com potência transmitida muito alta, reduz a temperatura quase vinte e seis vezes menos. Como exemplo ilustrativo, uma linha reta de 100 reactors (equivalente a 500 blocos) transportando 1 GW de potência térmica reduzirá a temperatura em aproximadamente 360°C.

No cenário Space Age em Áquilo, Tubo de calor também são usados para impedir que entidades congelem. Ali, Tubo de calor transferem calor automaticamente para entidades vizinhas; entidades diferentes consomem quantidades diferentes de calor para evitar congelamento, e elas não exigem o limite de 500°C de um Permutador de calor. Tubo de calor usados para fins anticongelamento só precisam estar a pelo menos 30°C para manter uma entidade aquecida. Tubo de calor não perdem calor para o ambiente nesse modo; eles só perdem calor para as entidades que estão aquecendo.

• Observações práticas:
  • A queda de temperatura por Tubo de calor aumenta com a potência transmitida; mantenha os trechos curtos ou reduza a potência por linha para preservar a temperatura.
  • Use a fórmula L = 500 / (1 + P/15) para estimar o comprimento máximo de um trecho reto de uma fonte de calor até um Permutador de calor para uma determinada potência.
  • Considere usar vários trechos paralelos para dividir a potência e reduzir a perda de temperatura por segmento.
  • Ao usar reactors como condutores, leve em conta o espaço maior que ocupam e a perda de temperatura por bloco mais favorável em baixa potência, mas o comportamento pior em potências extremamente altas.