熱管原理，及圖

熱心網(wǎng)友：熱管技術(shù)熱管這項(xiàng)技術(shù)早在1963年就在位于美國(guó)的LosAlamos國(guó)家實(shí)驗(yàn)室中誕生了，其發(fā)明人是G.M.Grover。熱管屬于一種傳熱元件，它充分利用了熱傳導(dǎo)原理與致冷介質(zhì)的快速熱傳遞性質(zhì)，透過(guò)熱管將發(fā)熱物體的熱量迅速傳遞到熱源外，其導(dǎo)熱能力已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)任何已知金屬的導(dǎo)熱能力。以前熱管技術(shù)一直被廣泛應(yīng)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?yàn)橛袩峁芗夹g(shù)的存在，使得人們改變了傳統(tǒng)散熱器的設(shè)計(jì)思路，擺脫了單純依靠大風(fēng)量風(fēng)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(zhuǎn)速、低風(fēng)量風(fēng)扇配合熱管技術(shù)的嶄新散熱模式。熱管技術(shù)更為PC的靜音時(shí)代帶來(lái)了契機(jī)。 走近熱管看究竟熱管技術(shù)為什么會(huì)有如此的高性能呢？這個(gè)問(wèn)題我們要從熱力學(xué)的角度看。物體的吸熱、放熱是相對(duì)的，凡是有溫度差存在的時(shí)候，就必然出現(xiàn)熱從高溫處向低溫處傳遞的現(xiàn)象。熱傳遞有3種方式：輻射、對(duì)流、傳導(dǎo)，其中熱傳導(dǎo)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(dǎo)。常見(jiàn)的熱管均是由管殼、吸液芯和端蓋組成。制作方法是將熱管內(nèi)部抽成負(fù)壓狀態(tài)，然后充入適當(dāng)?shù)囊后w，這種液體沸點(diǎn)很低，容易揮發(fā)。管壁有吸液芯，由毛細(xì)多孔材料構(gòu)成。 熱管一端為蒸發(fā)端，另外一端為冷凝端。當(dāng)熱管一段受熱時(shí)，毛細(xì)管中的液體迅速蒸發(fā)，蒸氣在微小的壓力差下流向另外一端，并且釋放出熱量，重新凝結(jié)成液體。液體再沿多孔材料靠毛細(xì)力的作用流回蒸發(fā)段，如此循環(huán)不止。熱量由熱管一端傳至另外一端，這種循環(huán)是快速進(jìn)行的，熱量可以被源源不斷地傳導(dǎo)開(kāi)來(lái)。 熱管技術(shù)的特點(diǎn)高速度的熱傳導(dǎo)效果：－ 重量輕且構(gòu)造簡(jiǎn)單。－ 溫度分布平均，可作均溫或等溫動(dòng)作。－ 熱傳輸量大。熱傳送距離長(zhǎng)。－ 沒(méi)有主動(dòng)元件，本身并不耗電。－ 可以在無(wú)重力力場(chǎng)的環(huán)境下使用。－ 沒(méi)有熱傳方向的限制，蒸發(fā)端以及凝結(jié)端可以互換。－ 容易加工以改變熱傳輸方向。－ 耐用、壽命長(zhǎng)、可靠，易存放保管。 熱管的制作工藝看似簡(jiǎn)單的熱管其實(shí)對(duì)工藝的要求是非常高的，下面讓我們來(lái)一起看看它的工藝及測(cè)試：－ 工作流體選定：非燃性、操作溫度、熱傳量、容許熱阻、經(jīng)濟(jì)性。－ 容器材料選定：熱傳導(dǎo)性、真空維持度、耐壓、流體相容性（腐蝕、化學(xué)反應(yīng)）。－ 容器及注入加工：長(zhǎng)度、去毛邊、洗凈、封口、保存。泄漏測(cè)試就：氦氣泄漏探測(cè)、高壓氣泡檢查（防止容器出現(xiàn)針孔、裂隙以及氧化）。－ 真空烘烤：高溫、真空的環(huán)境下對(duì)熱管組件作毛細(xì)表面脫水、脫氧處理。－ 工作流體真空處理：加熱驅(qū)出（液態(tài)）、氣態(tài)液化（氣態(tài)）、真空補(bǔ)汞法。注入封口：鎢電極純氣熔接（這對(duì)于導(dǎo)熱管來(lái)說(shuō)，是唯一的防漏封口法）。－ 抽樣測(cè)試：氧化/腐蝕耐用性測(cè)試、最大熱傳效能測(cè)試、最大彎曲/扁平后泄漏測(cè)試、最大彎曲/扁平后效能測(cè)試、壽命測(cè)試。 其他特性限制在熱傳輸上，熱管也有一些限制：－ 黏性限制：低溫的蒸氣流動(dòng)黏性力。－ 音速限制：蒸氣流達(dá)音速的塞流現(xiàn)象。－ 飛散限制：蒸氣流速過(guò)大，超過(guò)液體表面張力，使液滴飛散的剪斷力。－ 毛細(xì)管限制：流體的流量大于毛細(xì)輸送能力。此現(xiàn)象易使毛細(xì)干燥，燒毀導(dǎo)管。－ 沸騰限制：所有流體都達(dá)沸騰汽化時(shí)，會(huì)降低傳熱的能力。

熱心網(wǎng)友：從熱力學(xué)的角度看，為什么熱管會(huì)擁有如此良好的導(dǎo)熱能力呢？物體的吸熱、放熱是相對(duì)的，凡是有溫度差存在的時(shí)候，就必然出現(xiàn)熱從高溫處向低溫處傳遞的現(xiàn)象。從熱傳遞的三種方式：輻射、對(duì)流、傳導(dǎo)，其中熱傳導(dǎo)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(dǎo)。一般熱管由管殼、吸液芯和端蓋組成。熱管內(nèi)部是被抽成負(fù)壓狀態(tài)，充入適當(dāng)?shù)囊后w，這種液體沸點(diǎn)低，容易揮發(fā)。管壁有吸液芯，其由毛細(xì)多孔材料構(gòu)成。熱管一段為蒸發(fā)端，另外一段為冷凝端，當(dāng)熱管一段受熱時(shí)，毛細(xì)管中的液體迅速蒸發(fā)，蒸氣在微小的壓力差下流向另外一端，并且釋放出熱量，重新凝結(jié)成液體，液體再沿多孔材料靠毛細(xì)力的作用流回蒸發(fā)段，如此循環(huán)不止，熱量由熱管一端傳至另外一端。這種循環(huán)是快速進(jìn)行的，熱量可以被源源不斷地傳導(dǎo)開(kāi)來(lái)。 熱管的基本工作 典型的熱管由管殼、吸液芯和端蓋組成，將管內(nèi)抽成1．3×(10負(fù)1－－－10負(fù)4)pa的負(fù)壓后充以適量的工作液體，使緊貼管內(nèi)壁的吸液芯毛細(xì)多孔材料中充滿液體后加以密封。管的一端為蒸發(fā)段(加熱段)，另一端為冷凝段(冷卻段)，根據(jù)應(yīng)用需要在兩段中間可布置絕熱段。當(dāng)熱管的一端受熱時(shí)毛紉芯中的液體蒸發(fā)汽化，蒸汽在微小的壓差下流向另一端放出熱量凝結(jié)成液體，液體再沿多孔材料靠毛細(xì)力的作用流回蒸發(fā)段。如此循環(huán)不己，熱量由熱管的一端傳至另—端。熱管在實(shí)現(xiàn)這一熱量轉(zhuǎn)移的過(guò)程中，包含了以下六個(gè)相互關(guān)聯(lián)的主要過(guò)程： (1)熱量從熱源通過(guò)熱管管壁和充滿工作液體的吸液芯傳遞到（液－－－汽）分界面； (2)液體在蒸發(fā)段內(nèi)的（液－－汽）分界面上蒸發(fā)； (3)蒸汽腔內(nèi)的蒸汽從蒸發(fā)段流到冷凝段； (4)蒸汽在冷凝段內(nèi)的汽．液分界面上凝結(jié)： (5)熱量從（汽－－液）分界面通過(guò)吸液芯、液體和管壁傳給冷源： (6)在吸液芯內(nèi)由于毛細(xì)作用使冷凝后的工作液體回流到蒸發(fā)段。 熱管制造 1 熱管零部件及其加工 熱管的主要零部件為管殼、端蓋(封頭)、吸液芯、腰板(連接密封件)四部分。不同類(lèi)型的熱管對(duì)這些零部件有不同的要求。 2 管殼 熱管的管殼大多為金屬無(wú)縫鋼管，根據(jù)不同需要可以采用不同材料，如銅、鋁、碳鋼、不銹鋼、合金鋼等。管子可以是標(biāo)準(zhǔn)圓形，也可以是異型的，如橢圓形、正方形、矩形、扁平形、波紋管等。管徑可以從2mm到200mm，甚至更大。長(zhǎng)度可以從幾毫米到l00米以上。低溫?zé)峁軗Q熱器的管材在國(guó)外大多采用銅、鋁作為原料。采用有色金屬作管材主要是為了滿足與工作液體相容性的要求。 3 端蓋 熱管的端蓋具有多種結(jié)構(gòu)形式，它與熱管舶連接方式也因結(jié)構(gòu)形式而異。端蓋外圓尺寸可稍小于管殼。配合后，管殼的突出部分可作為氬弧焊的熔焊部分，不必再填焊條，焊口光滑乎整質(zhì)量容易保證。 旋壓封頭是國(guó)內(nèi)外常采用的一種形式，旋壓封頭是在旋壓機(jī)上直接旋壓而成，這種端蓋形式外型美觀，強(qiáng)度好、省材省工，是一種良好的端蓋形式。 4 吸液芯結(jié)構(gòu) 吸液芯是熱管的一個(gè)重要組成部分。吸液芯的結(jié)構(gòu)形式將直接影響到熱管和熱管換熱器的性能。近年來(lái)隨著熱管技術(shù)的發(fā)展，各國(guó)研究者在吸液芯結(jié)構(gòu)和理論研究方面做了大量工作，下面對(duì)一些典型的結(jié)構(gòu)作出簡(jiǎn)賂的介紹。