熱管的起源與發(fā)展

熱管技術早在1942年前就已出現，當時Perkins發(fā)明并改進了熱虹吸管（一種簡單的重力熱管）。1942年后，Gaugler提出了現代熱管的原理，但未實際應用。直到1963年在位于美國的LosAlamos國家實驗室中G.M.Grover再次提出這一原理。并發(fā)明了以“熱管”命名的傳熱元件。

熱管屬于一種傳熱元件，它充分利用了熱傳導原理與致冷介質的快速熱傳遞性質，透過熱管將發(fā)熱物體的熱量迅速傳遞到熱源外，其導熱能力已遠遠超過任何已知金屬的導熱能力。以前熱管技術一直被廣泛應用在宇航、軍工等行業(yè)，被引入散熱器制造業(yè)還是近幾年的事情。

正是因為有熱管技術的存在，使得人們改變了傳統(tǒng)散熱器的設計思路，擺脫了單純依靠大風量風扇獲得更好散熱效果的傳統(tǒng)散熱模式。取而代之的是采用低轉速、低風量風扇配合熱管技術的嶄新散熱模式。熱管技術更為PC的靜音時代帶來了契機。

熱管的工作原理

物體的吸熱、放熱是相對的，凡是有溫度差存在的時候，就必然出現熱從高溫處向低溫處傳遞的現象。熱傳遞有三種方式：輻射、對流、傳導，其中熱傳導最快。熱管就是利用蒸發(fā)制冷，使得熱管兩端溫度差很大，使熱量快速傳導。

當熱管的一端受熱時，毛細芯中的液體蒸發(fā)汽化，蒸汽在微小的壓差下流向另一端，放出熱量凝結成液體，液體再靠毛細力（或重力）的作用，沿多孔材料流回蒸發(fā)段。如此循環(huán)不已，熱量便從一端傳到了另一端。

熱管基本特性

熱管是依靠自身內部工作液體相變來實現傳熱的傳熱組件,具有以下基本特征:

1.很高的導熱性 熱管內部主要靠工作液體的汽、液相變傳熱,熱阻很小,因此具有很高的導熱能力。

2.優(yōu)良的等溫性 熱管內腔的蒸汽是處于飽和狀態(tài),飽和蒸汽的壓力決定于飽和溫度,飽和蒸汽從蒸發(fā)段流向冷凝段所產生的壓降很小,根據熱力學中的Clausuis-Clapeyron方程式可知,溫降亦很小,因而熱管具有優(yōu)良的等溫性。

3.熱流密度可變性 熱管可以獨立改變蒸發(fā)段或冷凝段的加熱面積,即以較小的加熱面積輸入熱量,而以較大的冷卻面積輸出熱量,反之亦然。這樣可以改變熱流密度,解決一些其它方法難以解決的傳熱問題。

4.熱流方向的可逆性 一根水平放置的有芯熱管,由于其內部循環(huán)動力是毛細力,因此任意一端受熱就可作為蒸發(fā)段,而另一端向外散熱就成為冷凝段。此特點可用于宇宙飛船和人造衛(wèi)星在空間的溫度展平,也可用于先放熱后吸熱的化學反應器及其它裝置。

5.熱二極與熱開關性能 熱管可做成熱二極管或熱開關。所謂熱二極管就是只允許熱流向一個方向流動,而不允許向相反的方向流動;熱開關則是當熱源溫度高于某一溫度時,熱管開始工作,當熱源溫度低于這一溫度時,熱管就不傳熱。

6.恒溫特性(可控熱管) 普通熱管的各部份熱阻基本上不隨加熱量的變化而變,但可變導熱管使得冷凝段的熱阻隨加熱量的增加而降低、隨加熱量的減少而增加,這樣可使熱管在加熱量大幅度變化的情況下,蒸汽溫度變化極小,實現溫度的控制,這就是熱管的恒溫特性。

7.環(huán)境的適應性 熱管的形狀可隨熱源和冷源的條件而變化。

設計熱管時需考慮的因素：

熱管在當前散熱設計中常常使用，包括我們常見的筆記本電腦、手機等，都有熱管。在設計熱管時需要考慮以下因素：熱負荷或要傳遞的熱量；工作溫度；管材；工作液；毛細結構；熱管的長度和直徑；蒸發(fā)區(qū)的接觸長度；補償區(qū)的接觸長度；方向；熱管彎曲和平整的影響等等。

熱管的工作特性

熱管的溫度分類

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