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• 關鍵詞： 熱管 散熱
• 摘要：?熱管（heat pipe），是利用蒸發制冷，使得熱管兩端溫度差很大，使熱量快速傳導。一般熱管由管殼、吸液芯和端蓋組成。內部是被抽成負壓狀態，充入適當的液體，這種液體沸點低，容易揮發。

熱管（heat pipe），是利用蒸發制冷，使得熱管兩端溫度差很大，使熱量快速傳導。一般熱管由管殼、吸液芯和端蓋組成。內部是被抽成負壓狀態，充入適當的液體，這種液體沸點低，容易揮發。

熱管工作原理

在加熱熱管的蒸發段，管芯內的工作液體受熱蒸發，并帶走熱量，該熱量為工作液體的蒸發潛熱，蒸汽從中心通道流向熱管的冷凝段，凝結成液體，同時放出潛熱，在毛細力的作用下，液體回流到蒸發段。這樣，就完成了一個閉合循環，從而將大量的熱量從加熱段傳到散熱段。

當加熱段在下，冷卻段在上，熱管呈豎直放置時，工作液體的回流靠重力足可滿足，無須毛細結構的管芯，這種不具有多孔體管芯的熱管被稱為熱虹吸管。熱虹吸管結構簡單，工程上廣泛應用。

熱管工作原理

復合超導平板熱管產品參數

相變傳熱元件技術特點：

1、遠端散熱（利用HP高效傳熱）

2、提升翅片熱交換效率

3、降低散熱器熱阻（銅或鋁散熱器的熱阻只能達到0.04℃/W。熱管散熱器可達到0.01℃/W。）

4、減少散熱器體積和重量

5、散熱器結構更靈活

6、有效提升自然對流熱交換效率

利用工質的相變潛熱傳輸熱量二大優點：

1.高的傳熱效率（潛熱>>顯熱）

1KG水的汽化熱（潛熱）=6 KG水從0oC加熱到100oC所需的熱量（顯熱）

2.低的傳熱溫差（理論上ΔT → 0）（均溫性）

常用大功率器件_3D復合相變風冷散熱器

圖 6 相變散熱器面積—溫升—熱交換系數曲線圖相變翅片長度一般在（160～280mm)性價比最佳

圖 7 相變散熱器面積—溫升—熱交換系數曲線圖相變翅片厚度度一般在（100～250mm)性價比最佳

圖 8

圖9 相變散熱器流速—Tc—流阻曲線圖

熱管基本特征

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、優良的等溫性

熱管內腔的蒸汽是處于飽和狀態,飽和蒸汽的壓力決定于飽和溫度,飽和蒸汽從蒸發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,因而熱管具有優良的等溫性。

3、熱流密度可變性

熱管可以獨立改變蒸發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。

工質性能要求：

1.  與熱管外殼及毛細吸液芯材料的相容性

2.  熱穩定性

3.  與管壁及吸液芯間的潤濕性

4.  在工作溫度范圍下的蒸氣壓力不要太高或太低

5.  汽化潛熱γ高

6.  導熱性能λ高

7.  蒸氣及液體的粘性μ低

8.  表面張力σ高

9.  允許的冰點及傾點溫度

熱管的相容性

熱管的相容性是指熱管在預期的設計壽命內，管內工作液體同殼體不發生顯著的化學反應或物理變化，或有變化但不足以影響熱管的工作性能。相容性在熱管的應用中具有重要的意義。只有長期相容性良好的熱管，才能保證穩定的傳熱性能，長期的工作壽命及工業應用的可能性。碳鋼－水熱管正是通過化學處理的方法，有效地解決了碳鋼與水的化學反應問題，才使得碳鋼—水熱管這種高性能、長壽命、低成本的熱管得以在工業中大規模推廣使用。

影響熱管壽命的因素很多，歸結起來，造成效管不相容的主要形式有以下三方面，即：產生不凝性氣體；工作液體熱物性惡化；管殼材料的腐蝕、溶解。

1.產生不凝性氣體由于工作液體與管完材料發生化學反應或電化學反應，產生不凝性氣體，在熱管工作時，該氣體被蒸汽流吹掃到沖凝段聚集起來形成氣塞，從而使有效冷凝面積減小，熱阻增大，傳熱性能惡化，傳熱能力降低甚至失效。

2.工作液體物性惡化有機工作介質在一定溫度下，會逐漸發生分解，這主要是由于有機工作液體的性質不穩定，或與殼體材料發生化學反應，使工作介質改變其物理性能，如甲苯、烷、烴類等有機工作液體易發生該類不相容現象。

3. 管殼材料的腐蝕、溶解工作液體在管殼內連續流動，同時存在著溫差、雜質等因素，使管殼材料發生溶解和腐蝕，流動阻力增大，使熱管傳熱性能降低。當管殼被腐蝕后，引起強度下降，甚至引起管殼的腐蝕穿孔，使熱管完全失效。這類現象常發生在堿金屬高溫熱管中。