Wärmerohr

Ein Wärmerohr ist ein Wärmeübertrager, der unter Nutzung der Verdampfungsenthalpie eines Mediums eine hohe Wärmestromdichte erlaubt. Auf diese Weise können große Wärmemengen auf kleiner Querschnittsfläche übertragen werden.

Es wird zwischen zwei Bauformen von Wärmerohren unterschieden: der Heatpipe und dem Zwei-Phasen-Thermosiphon. Das grundlegende Funktionsprinzip ist bei beiden Bauformen gleich; der Unterschied liegt im Rücktransport des gasförmigen Arbeitsmediums zum Verdampfer, d. h. zu der Stelle, an der Wärme zugeführt wird. Der Rücktransport erfolgt bei beiden Bauformen passiv und damit ohne Hilfsmittel wie etwa einer Umwälzpumpe.

Der Wärmewiderstand eines Wärmerohrs ist bei Arbeitstemperatur deutlich kleiner als der von Metallen. Das Verhalten der Wärmerohre kommt daher der isothermen Zustandsänderung sehr nah. Es herrscht eine beinah konstante Temperatur über die Länge des Wärmerohrs. Bei gleicher Übertragungsleistung sind deswegen wesentlich leichtere Bauweisen als bei herkömmlichen Wärmeübertragern unter gleichen Einsatzbedingungen möglich. Durch geschickte Wahl des Arbeitsmediums des Wärmerohrs können Einsatztemperaturen von wenigen Kelvin bis ca. 3000 Kelvin erzielt werden.

Die Fähigkeit, Energie zu transportieren, hängt bei einem Wärmerohr maßgeblich von der spezifischen Verdampfungsenthalpie (in kJ/mol oder kJ/kg) des Arbeitsmediums ab und nicht von der Wärmeleitfähigkeit von Gefäßwand oder Arbeitsmedium. Aus Effizienzgründen wird ein Wärmerohr meist am warmen Ende nur knapp über und am kalten Ende nur knapp unter der Siedetemperatur des Arbeitsmediums betrieben.