لوله گرمایی

لوله گرمایی یا لوله حرارتی وسیله ای برای انتقال حرارت است که بر مبنای اصول هدایت حرارتی و تغییرات فازی سیالات طراحی شده است و انتقال حرارت بین دو منطقه سرد و گرم را به بهترین و مهندسی شده ترین شکل با بیشترین بهره وری ممکن می سازد. [ ۱] لولهٔ حرارتی وسیله ای است که می تواند مقادیر بزرگی از گرما را با اختلاف دمای اندک به سرعت میان منبع گرم و منبع سرد انتقال دهد. شاید به همین جهت از لولهٔ حرارتی به عنوان ابررسانا یاد می شود. بازدهی بالای آن ها در انتقال حرارت برجسته است، به طوری که یک لولهٔ حرارتی با جدارهٔ مسی از لولهٔ تو پر مسی با همان ابعاد بسیار پر بازده تر است.
در منطقه گرم لوله حرارتی، مایعی در تماس با سطح جامد رسانایی قرار می گیرد که در اثر تبادل حرارتی بایستی مایع به بخار تبدیل شود. بخار حاصل شده بر اساس اصول مکانیک سیالات، تمایل به پخش شدن در فضای گسترده تر و کاهش فشار خود دارد؛ لذا در طول لوله بخار به جریان می افتد و به سوی منطقه سرد می رود. در منطقه سرد در اثر تبادل حرارتی، میعان رخ می دهد و بخار دوباره به مایع تبدیل می شود و گرمای نهان تبخیر خود را به منطقه سرد پس می دهد. مایع به دست آمده به سوی منطقه گرم جریان می یابد تا چرخه تبادل حرارتی استمرار داشته باشد. دلیل حرکت مایع را می توان به یکی از عوامل مویینگی، نیروی گریز از مرکزی یا نیروی گرانشی وابسته دانست. به جهت بالا بودن نرخ انتقال حرارت ( و به تبع آن ضریب انتقال حرارت ) در اثر فرایندهای جوشش و میعان، از لوله های حرارتی به عنوان یکی از کاراترین و مؤثرترین تجهیزات انتقال حرارت یاد می شود. ضریب رسانش حرارتی مؤثر در طول لوله حرارتی تغییر می کند و مقدار آن برای لوله های حرارتی بلند به طور تقریبی به ۱۰۰٬۰۰۰W/m⋅K نیز می رسد. برای همه ما فلز مس به عنوان رساناترین فلز شناخته شده است. بزرگی این مقدار را وقتی بیشتر درک خواهیم کرد که ضریب رسانش مس را که ۴۰۰W/m⋅K است با این عدد مقایسه کنیم. [ ۲]
از سال ۱۸۳۱ تا ۱۸۹۲، S. Perkins و A. M. Perkins طرحی را ارائه دادند که آن را لوله پرکین ها نامیدند، که اساساً یک لوله گرمایی بود. پرکینزها لوله های گرمایی تک فاز و دو فاز را برای کاربرد بویلرها به کار گرفتند.
آنجیر مارچ پرکین در انتهای قرن هجدهم در ماساچوست ایالات متّحده به دنیا آمد و در سال ۱۸۲۷ به انگلستان آمد تا بتواند تحقیقات بیشتری روی بویلرها و سیستم ها توزیع حرارت انجام دهد. کار بر روی لوله پرکین که وسیله ای با جریان دو فازی بود به شکل اختراع به پسر آنجیر پرکین نسبت داده می شود، در حالیکه عمده کارهای ابتدائی آن توسط آنجیر پرکین در نیمهٔ قرن نوزدهم انجام شد. پرکین روی سیستم های توزیع حرارت تک فاز کار می کرد.