ESTEC ontwikkelt warmtepijp met grote capaciteit

Bij de Thermal Control and Life Support Division van het Europese Ruimtevaartcentrum ESTEC in Noordwijk is een nieuwe warmtepijp ontwikkeld.

Een warmtepijp is een luchtdicht afgesloten, metalen buis die een vloeistof en zijn damp bevat. De buis heeft langs de gehele binnenwand een capillaire structuur. Wanneer het ene uiteinde van de buis wordt verwarmd, verdampt de vloeistof hieruit en wordt er warmte aan de omgeving onttrokken. De damp beweegt naar het koudere deel van de pijp, waar zij condenseert en warmte afstaat. Het condens beweegt door capillaire krachten langs de binnenwand terug naar de verdamper, waarmee de kringloop is gesloten.

Warmtepijpen worden op grote schaal toegepast in ruimtevaartuigen, bijvoorbeeld voor het afvoeren van de warmte van elektronische apparatuur en voor het onderling verbinden van radiatorpanelen. Voor deze toepassingen worden gewoonlijk aluminium pijpen met groeven in de lengterichting gebruikt, gevuld met ammonia. Aangezien sommige satellieten in de toekomst groter zullen zijn en meer warmte zullen produceren, wilde men bij ESTEC een warmtepijp met een hogere capaciteit ontwikkelen.

Na het afwegen van verschillende criteria kwam tenslotte een aluminium warmtepijp met een buitendiameter van 25 mm en een binnendiameter van 15 mm uit de bus. In de binnenwand zitten in de lengterichting 22 groeven, maar die hebben nu de vorm van een sleutelgat. Deze vorm paart een grote stromingsdoorsnede (dus een gering drukverloop bij het damptransport) aan een kleine doorgang naar het inwendige (waardoor een hoge capillaire pompdruk wordt verkregen).

Het ingewikkelde profiel wordt in één keer gemaakt met behulp van een extrusieproces: het met grote kracht persen door een opening die de verlangde vorm heeft. Dit is een vrij eenvoudige, goedkope en reproduceerbare fabricagetechniek. Tests laten zien dat een 2 meter lange warmtepijp, met een verdamp- en condensdeel van beide 40 cm, een maximale warmtetransportcapaciteit van 1500 wattmeter heeft. De nieuwe warmtepijp werkt het beste bij temperaturen tussen -60 ß8C en +80 ß8C, ook in gebogen vorm.