Apresentação
Tubos de calor são dispositivos de transferência de calor que proporcionam uma alta eficiência dos sistemas em que são empregados. Ele consiste basicamente de um tubo metálico fechado em ambas as extremidades e com uma estrutura porosa recobrindo as suas paredes internas. A estrutura porosa pode ser tanto uma tela metálica uma peça porosa sinterizada ou mesmo pequenas ranhuras na parede interna do tubo. O tubo é evacuado e preenchido com uma certa quantidade de fluido de trabalho, menor que o volume interno do tubo. O líquido é absorvido pela estrutura porosa. Calor é aplicado numa das extremidades , chamada evaporador, o que faz com que o líquido evapore. O vapor flui até a outra extremidade, chamada condensador, que é resfriada externamente. O vapor condensa nas paredes do tubo, o líquido é absorvido pela estrutura porosa e flui por capilaridade de volta ao evaporador completando um ciclo termodinâmico.
A resistência térmica de um tubo de calor é bastante baixa se comparada com outros dispositivos de transporte de calor, porque a transferências internas de calor se dão através da mudança de fase, que não provoca quedas de temperatura. Ou seja, a diferença de temperatura entre as extremidades do tubo de calor é mínima. Se fosse utilizado uma barra maciça de metal para o mesmo fim, a resistência térmica seria até 1000 vezes maior que a do tubo de calor, porque o transporte de calor seria inteiramente por condução, que sempre está ligado a uma queda de temperatura, e queda de temperatura significa queda de eficiência. A ilustração abaixo mostra um tubo de calor tipo termossifão.
A principal diferença entre o tubo de calor e o termossifão é que este não tem a estrutura porosa interna para retornar o líquido condensado para o evaporador. Neste caso, quem faz o retorno do líquido para o evaporador é a gravidade. Por isso os termossifões não podem operar nem na horizontal, nem contra a gravidade e nem em ambientes sem gravidade como é o caso de satélites. Nesse caso deve-se usar tubos de calor convencionais. A vantagem do termossifão é a sua maior simplicidade, uma vez que não existe estrutura porosa. Os termossifões vêm sendo cada vez mais largamente empregados, inclusive no Brasil, em aplicações terrestres.
Links relacionados:
- Introdução a termossifões e suas aplicações.
