L’heat pipe (in italiano tubo di calore) è un dispositivo passivo di scambio termico bifase in grado di trasferire grandissime quantità di calore con una differenza di temperatura minima tra la sorgente calda e quella fredda, agendo virtualmente come un conduttore termico di efficienza sbalorditiva (spesso centinaia di volte superiore a un massello di rame pieno).
Costruttivamente, è formato da un tubo metallico sigillato sottovuoto (spesso in rame o alluminio) le cui pareti interne sono rivestite da una struttura capillare porosa (sinterizzata o a rete). All’interno viene introdotta una piccola quantità di fluido di lavoro (es. acqua, ammoniaca o metanolo, scelti in base alle temperature operative).
Il ciclo termodinamico di funzionamento è continuo e autonomo:
- Evaporazione: all’estremità calda (sorgente termica), il fluido assorbe calore latente ed evapora rapidamente, aumentando la pressione locale.
- Trasporto: il gradiente di pressione spinge il vapore verso l’estremità più fredda del tubo a velocità prossime a quelle del suono.
- Condensazione: a contatto con la parete fredda (spesso alettata o accoppiata a ventole), il vapore cede il suo calore latente e condensa tornando allo stato liquido.
- Ritorno: la struttura capillare interna riassorbe il liquido e lo “pompa” attivamente indietro verso la zona calda sfruttando l’azione capillare, chiudendo il ciclo in modo puramente passivo e sfidando persino la forza di gravità.
Gli heat pipe sono divenuti standard ingegneristico imprescindibile per il raffreddamento dei moderni microprocessori (CPU e GPU nei computer e laptop), nell’elettronica di potenza aerospaziale e nei sistemi di recupero calore industriali.