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详解热管工作原理及其分类特性

发布时间:2019-11-05来源:迈肯思关键词标签: 热管 高效传热器件

热管是一种新型的高效传热器件。具有导热性能高、结构简单、工作可靠、温度均匀与等温性等特点。可广泛用于电子设备、高密度组装器件、高功率密度元器件的传热和热控制等。

一、热管工作原理

图1所示是一种典型的热管原理图,它是一个被抽成真空的容器(圆形管子或其他形状)。热管一般划分为三部分:即蒸发段、绝热段和冷凝段。在容器的内壁上设有与内壁形状相一致的毛细管心,液相工质充满整个管心。当工质在蒸发段受热后开始蒸发,蒸汽带着汽化潜热被输送到另一端冷凝,并放出汽化潜热,然后靠毛细泵力的作用使冷凝液返回到蒸发段完成一个循环。利用这种方法,把热能高效率地从一端传至另一端。

详解热管工作原理及其分类特性

图1

热管的工作原理:在热管未工作前,工质的液面与管心平齐。当发热元件与蒸发段接触后,便将热量传给管壁、管心和工质;工质受热后吸收汽化潜热变为蒸汽,蒸发段的蒸汽压力高于冷凝段,因此两端形成压力差,该压差驱动蒸汽从蒸发段到冷凝段。蒸汽在冷凝段冷凝时放出汽化潜热,通过管心、管壁传到热管的散热器。由于蒸发的原因,在蒸发段的工质液面进入管心的毛细孔内形成弯月面,在这里形成毛细泵力,将冷凝液抽回到蒸发段,完成一个工作循环。只要工质的流动不中断和保证足够的毛细泵力,热管可长期地工作。

二、热管的特性与分类

1 热管的特性

由于热管是高效的传热器件,它具有以下一些特性。

(1)传热能力强由于热管的传热主要依靠工作液(含液态金属)的相变吸收和释放大量的汽化潜热和高速蒸汽流动的传热。而用于热管的多数工作液体(或液体金属)的汽化潜热都很大,故不需要很多的蒸汽量就能带走大量的热量。

(2)等温性好热管表面温度分布取决于蒸汽的温度分布、相变时的温差以及管壁与毛细心温差等。蒸汽处于饱和状态时,蒸汽流动和相变时的温差很小,而管壁和毛细心均较薄,因此,热管的表面温度梯度很小,当热流密度很低时,可达到很高的等温表面。热管的当量导热系数越大,其等温性就越好。其当量导热系数可以是相同材料的几十倍,甚至几百倍。

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