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热管技术

2019-08-24

  热管技术是1963年美国洛斯阿拉莫斯(LosAlamos)国家实验室的乔治格罗佛(GeorgeGrover)发明的一种称为“热管”的传热元件,它充分利用了热传导原理与相变介质的快速热传递性质,透过热管将发热物体的热量迅速传递到热源外,其导热能力超过任何已知金属的导热能力。

LED热管

  热管(heatpipe)技术以前被广泛应用在宇航、军工等行业,自从被引入散热器制造行业,使得人们改变了传统散热器的设计思路,摆脱了单纯依靠高风量电机来获得更好散热效果的单一散热模式,采用热管技术使得散热器即便采用低转速、低风量电机,同样可以得到满意效果,使得困扰风冷散热的噪音问题得到良好解决,开辟了散热行业新天地。现在常见于cpu的散热器上。从热力学的角度看,为什么热管会拥有如此良好的导热能力呢?物体的吸热、放热是相对的,凡是有温度差存在的时候,就必然出现热从高温处向低温处传递的现象。从热传递的三种方式来看(辐射、对流、传导),其中对流传导最快。热管是利用介质在热端蒸发后在冷端冷凝的相变过程(即利用液体的蒸发潜热和凝结潜热),使热量快速传导。一般热管由管壳、吸液芯和端盖组成。热管内部是被抽成负压状态,充入适当的液体,这种液体沸点低,容易挥发。管壁有吸液芯,其由毛细多孔材料构成。热管一端为蒸发端,另外一端为冷凝端,当热管一端受热时,毛细管中的液体迅速汽化,蒸气在热扩散的动力下流向另外一端,并在冷端冷凝释放出热量,液体再沿多孔材料靠毛细作用流回蒸发端,如此循环不止,直到热管两端温度相等(此时蒸汽热扩散停止)。这种循环是快速进行的,热量可以被源源不断地传导开来。


  典型的热管由管壳、吸液芯和端盖组成,将管内抽成1.3×()Pa的负压后充以适量的工作液体,使紧贴管内壁的吸液芯毛细多孔材料中充满液体后加以密封。管的一端为蒸发段(加热段),另一端为冷凝段(冷却段),根据应用需要在两段中间可布置绝热段。当热管的一端受热时毛纫芯中的液体蒸发汽化,蒸汽在微小的压差下流向另一端放出热量凝结成液体,液体再沿多孔材料靠毛细力的作用流回蒸发段。如此循环不己,热量由热管的一端传至另—端。热管在实现这一热量转移的过程中,包含了以下六个相互关联的主要过程:⑴热量从热源通过热管管壁和充满工作液体的吸液芯传递到(液---汽)分界面;⑵液体在蒸发段内的(液--汽)分界面上蒸发;⑶蒸汽腔内的蒸汽从蒸发段流到冷凝段;⑷蒸汽在冷凝段内的汽.液分界面上凝结:⑸热量从(汽--液)分界面通过吸液芯、液体和管壁传给冷源:⑹在吸液芯内由于毛细作用使冷凝后的工作液体回流到蒸发段。


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