热管技术综述
热导管技术介绍范文
热导管技术介绍范文
1.工作原理：
热导管是由一个金属管和内部含有一定工质的结构组成。当一个热源加热管的一端时，热量经过工质的蒸发，形成高压饱和蒸汽。蒸汽沿着管内壁流动，传到另一端时，通过冷却装置，将热量传递给冷却介质，使工质冷凝成液体。液体再通过吸附作用流回热源端，实现循环往复的热传导过程。
2.特点：
（1）高热传导性能：热导管具有极高的热导率，通常比相同截面的实体导热材料高几倍甚至几十倍。这是由于热导管内工质的相变过程具有高传热效率的特点所决定的。
（2）良好的热分布：热导管能够快速将热量从热源处传递到需要散热的地方，实现热源和散热部件之间的高效传热，并且使得散热均匀，减少热应力和温度差异。
（3）灵活性：热导管可以灵活地设计和制造成各种形状和尺寸，以满足不同应用场景的需求。同时，热导管还可以与其他热管理技术结合使用，如热管散热器、热板、热管换热器等。
（4）无需外部动力：热导管技术是一种被动式热传导技术，不需要外部动力供应，仅通过工质的相变过程实现热传导，具有很高的可靠性和节能性。
3.应用领域：
（1）电子设备散热：热导管可应用于CPU、GPU、服务器、电视、手机等电子设备的散热。通过热导管将热量从热源传递到散热鳍片上，实现高效的散热，并缩小设备温度差异。
（2）电源散热：热导管可应用于电源模块的散热，提高电源密度和可靠性。通过热导管将电源产生的热量迅速传递到散热部件上，保证电源的正常运行。
（3）激光器散热：激光器等高功率光源在工作过程中会产生大量热量，如果不能及时散热，可能会影响设备性能和寿命。热导管技术可以高效地将激光器产生的热量传递出去，确保设备的稳定运行。
热管技术的发展概况 -
热管技术的发展概况
摘要:热管技术出现于20世纪60年代，并在此后得到了广泛的研究与充分的发展。本文通过综合现有的资料，简要介绍了热管发展的历程，热管的分类和工作原理,热管目前的研究进展以及应用举例。希望读者对于其有一个全面充分的认识。
关键词：热管技术发展原理研究现状应用
Abstract：Heat pipe technology appeared in 1960s， and thereafter has been widely studied and fully development。 By integrating the existing data，I briefly introduced the history of development of heat pipe in this paper。Meanwhile, I also introduced the classification and the working principle of heat pipe，the research progress and the application of heat pipe。 I hope the readers to have a comprehensive understanding of it.
一、发展历程回顾:
1964年，世界上第一支热管诞生于美国的洛斯·阿拉莫斯（Los A lamos)科学实验室；1967年该实验室首次将一支实验用水热管送上了地球卫星轨道；1968年热管第一次用于测地卫星GEOS-Ⅱ,用来控制仪器的温度。除空间技术外，在这一时期热管开始相继为电子工业所采用，用来冷却电子管、半导体元件和集成电路板等电子元件，并应用于机械、电机部件的冷却。20 世纪70年代热管应用于医用手术刀，随后应用的新领域是能源工程。国外用于余热回收和空调的热管换热器已部分商品化。并开展了热管技术在太阳能和地热利用方面的研究。1972年我国研制出第一根热管，它是以钠为工质的，接着研制了以氨、水、导热油为工质的热管.
热管技术综述
热管技术综述
热管技术综述
热管作为一种具有高换热率、结构简单、工作可靠、良好的等温性等优良性能的换热元件，在生产生活中有着广泛的应用，本文就热管的基本工作原理与形式、几种具体热管的研究现状、热管的应用几方面进行综述。
普通的热管通常由蒸发段和冷凝段组成，中间根据需要可布置绝热段。制造时先将内部抽成负压，再填装工质；工作时，工质从热源吸热蒸发，在小压差作用下流向冷凝段，在冷凝段放热冷凝，凝结液通过壁面金属网或多孔材料（吸液芯）的毛细力作用流回蒸发段，如此循环往复，实现热量由热源向冷源的传递。
在上述基本工作原理下，实际使用中的热管根据环境与用途可能又会有差异。在不同的温度下，热管的工质是不同的，选用工质时需要考虑在工作温度区间内工质要有良好的热性能、与热管材料有较好的兼容性等；在低温下（4~200K），通常会选用氦、氖、氮、氧、甲烷等工质，在中温下（200~700K，这是使用很广泛的温度区间），水具有良好热性能，氨由于与铝、钢等工程材料有更好地相容性也是很好的选择；在高温时（大于700K），通常会采用液态金属，如银、铯、钾、纳、锂等。在液体回流方式上，除了上述的靠毛细力回流外，在某些场合可将热管倾斜或垂直放置使用，这就是重力热管，此时不再需要吸液芯，结构简化，生产方便成本低；另外还有使用磁流体工质、提供旋转离心力、利用渗透力等其他回流方式的热管。实际使用中，根据使用环境的不同，可将热管做成各种形式，如圆柱形、环形、星形等。作为上述使用相变换热原理的热管的延伸，还有使用化学反应的焓变来代替相变的焓变的化学热管，其基本原理是通过可逆反应（又叫蓄热反应）在冷热源处的不同方向的反应热效应相反来实现热量的传递，可以想见，这类热管的重要课题是寻找可逆性好、正反反应速度都很大的蓄热反应。
热管技术在电子冷却中的应用
热管技术在电子冷却中的应用在电子设备发展的过程中，电路板的功率越来越高，需要更高
效的冷却方式来保证设备的功率和寿命。传统的散热方式已经无
法满足需求，因此热管技术作为一种新型的散热方式被广泛应用
于电子设备冷却中。
一、热管技术简介
热管是由吸热剂、汽化空间、冷凝空间和导管四部分组成的热
传输器件。热管内充有高效工质，当电子设备被散热器散热时，
散热器内的高效工质被热蒸发，蒸汽在热管内膜上凝结成液体，
流回到热源，从而形成闭合的热循环。这种热循环的流动，可以
将热从热源迅速传导到散热器，并降低温度，达到了高效的冷却
效果。
二、1. 电源模块冷却
电源模块是电子设备中一个非常重要的组成部分，其内部电子
元件运作过程中会产生大量的热量。使用热管技术进行冷却处理，可以准确地散热并使电源模块的寿命得以延长，同时还能保证电
源模块的安全性。
2. CPU冷却
CPU是电子设备中的核心部件，其运行过程中会产生大量的热量。如果CPU过热，会导致系统崩溃和数据丢失。采用热管技术
进行CPU冷却能够快速地将热量带走并保证CPU的稳定运行。
3. 显卡冷却
显卡是电子设备中的一个非常重要的图像处理部件，其运行过
程中也会产生大量的热量。热管技术在显卡的冷却中发挥了重要
的作用，能快速降温并维持显卡的稳定运行。
4. 光纤通信设备冷却
光纤通信设备是具有高功率密度的设备，在运行时会产生大量
热量，导致光学设备性能下降，短化其寿命。采用热管技术进行
冷却，能够快速地将热量带走，保证光学设备的稳定性能。
三、热管技术在电子设备中的优势
1.高效的冷却效果
热管技术能够将大量的热量迅速地带离热源，保证设备的有效
热管技术的工作原理及在多领域中的应用
热管技术的工作原理及在多领域中的应用
1、热管的基本组成及工作原理
A、热管的组成：
热管主要由主体（一根封闭的金属管）、充注工作介质的内腔和毛细结构（管芯）。在制作时，管内的空气和其他杂物要清除干净，需为真空状态。
B、热管的工作原理：
一个完成的热管，沿轴可分为蒸发段、绝热段和冷凝段三部分。当热管在工作时，热管的蒸发段受到外界热量影响，此处的工作介质受热蒸发，蒸发后气压迅速升高，由于蒸发段与冷凝段气压不同，蒸发段的蒸汽沿着通道流向冷凝段，冷凝段温度低于蒸发段，于是蒸汽在此处释放热量并冷凝，回落到蒸发段，此时就完成了热量的传递。如此的周而复始，就完成了大量的热量的传递。热管热量的传递是无外力自动发生的，利用工作介质的相变来进行的，通常只要有温差，就能产生热量的传递。由于蒸发段与冷凝段之间是有绝热装置完全隔离开的，因此能够保证热管内的热量不会散失到外界，保证了热量的传递。
2、热管技术的应用
由于热管技术具有很快的传热速度，因此被应用于各个领域。而且在使用过程中，可根据实际使用情况，可通过热管将热源和冷源完全分离开来完成热量的传递，非常的灵活和便捷。
A、在航空航天中的应用
热管技术最早是应用于航天航空中的。航天器在天空中时，向着阳光的一面温度高，背阴面温度较低，温差较大，而利用热管技术，热管的蒸发段从向阳的一面吸收热量，传递到背阴的一面，以此来实现两侧温度的平衡，避免两侧的温差过大，导致航天器出现故障。
B、工业领域中的热回收应用
在工业领域，余热资源非常多，但能够再次进行利用的却很有限，由于技术或资金的原因，导致一些余热资源被浪费掉了。如很常见的烘干或类似的工序，需要先将环境中的空气（即新风）送进反应炉中，经过加温，加热到符合条件的热度后，在进行下一步作业，为保证炉内空气的新鲜和维持一定的压力，需要将作业完后的空气排出，此时排除的空气会带有一定的热量；通过热管技术，对这部分热量进行回收，对新风进行预热，就减少了能源的投入，降低了成本。
热管工作原理
热管工作原理
引言概述：
热管是一种利用液体在内部循环运动传热的热传导器件，具有高效、快速、均匀传热的特点。本文将详细介绍热管的工作原理及其应用。
一、热管结构
1.1 热管壳体：通常为金属材料制成，内部充满工作流体。
1.2 蒸发段：位于热管的一端，液体在此蒸发成气体。
1.3 冷凝段：位于热管的另一端，气体在此冷凝成液体。
二、热管工作原理
2.1 蒸发：热管的蒸发段受热后，液体吸收热量蒸发成气体。
2.2 运动：气体在热管内部产生对流运动，将热量传递到冷凝段。
2.3 冷凝：气体在冷凝段散热后，冷凝成液体，完成热量传递循环。
三、热管的应用领域
3.1 电子散热：热管可用于电子设备的散热，提高散热效率。
3.2 温度调节：热管可用于调节温度，保持设备稳定工作。
3.3 空调制冷：热管在空调中的应用可提高制冷效果，节能环保。
四、热管的优势
4.1 高效传热：热管传热效率高，传热速度快。
4.2 均匀传热：热管能够实现均匀传热，避免局部过热。
4.3 结构简单：热管结构简单，易于创造和维护。
五、热管的发展前景
5.1 新材料应用：随着新材料的应用，热管的传热效率将进一步提升。
5.2 智能化应用：热管在智能设备中的应用将更加广泛，提高设备性能。
5.3 绿色环保：热管的节能环保特性将使其在未来得到更广泛的应用。
总结：
热管作为一种高效的热传导器件，在电子散热、温度调节、空调制冷等领域具有重要应用价值，其优势在于高效传热、均匀传热和结构简单。随着新材料和智能化技术的发展，热管的应用前景将更加广阔，为节能环保做出贡献。
热管技术
12
2.4.热管的基本特性
(1)很高的导热性
热管内部主要靠工作液体的汽、液相变传热，热阻很小，因此具有很高的导热能力。
(2)优良的等温性
热管内腔的蒸汽是处于饱和状态，饱和蒸汽从蒸发段流向冷凝段所产生的压降很小，温降亦 很小，因而热管具有优良的等温性。
(3)热流密度可变性
热管可以独立改变蒸发段或冷却段的加热面积，这样即可以改变热流密度。
4
第二章
2.1热管的组成
热管及其特性
热管：是一种传热性极好的人工构 件。常用的热管由三部分组成：主 体为一根封闭的金属管（管壳）， 内部空腔内有少量工作介质（工作 液）和毛细结构（管芯），管内的 空气及其他杂物必须排除在外。热 管工作时利用了三种物理学原理：
⑴在真空状态下，液体的沸点降低； ⑵同种物质的汽化潜热比显热高的多； ⑶多孔毛细结构对液体的抽吸力可使液 体流动。
热管的特性,结构与工作原理
热管的特性，结构与工作原理
/heatpipe04/02/2007-2-27/72277735314.htm晨怡热管
从热力学的角度来看，物体的吸热、放热是相对的，凡是有温差存在时，就必然发生热从高温处传递到低温处，这是自然界和工程技术领域中极普遍的一种现象，而热传递的方式有三种：辐射、对流、传导，其中以热传导为最快。1963年美国Los Alamos 国家实验室的G.M.Grover 发明了一种称作为『热管』的传热组件，它充分利用热传导原理与致冷介质快速热传递性质，透过热管将发热物体的热量迅速传递到体外，导热能力超过了任何已知金属的导热能力。
热管的特性：
1.热管传热能力高
因为热管的传热主要靠工质相变过程中吸收．释放气化潜热和蒸汽流的传热，所以它的传热能力较其他导热材料高几十倍。
2.热管的均温特性好
热管工作时，管内蒸汽处于饱和状态，蒸汽流动和相变时的温差小，所以沿热管蒸发端表面的温度梯度很小，可自动地形成均匀的热流温度。
3.具有可变热流密度的能力
由于热管中的蒸发和冷凝空间是分开的，若在蒸发端输入高热流密度，则在冷凝端可得到低的输出热流密度，实现“热变压器”的作用。
4.具有良好的恒温特性
采用一种充有惰性气体的可控热管，当输入端的热量变化时，因蒸汽压力的变化使冷凝端的冷凝面积改变，以维持热源温度的恒定。
热管典型结构以及工作原理：
热管由管壳﹑吸液芯和工质组成，热管的工作段可分为蒸发段，绝热段和冷凝段三部分。当蒸发端收热时，通过管壁使浸透于细液芯中的工质蒸发，蒸汽在蒸发和冷凝端之间所形成的压差作用下流向冷凝端，由于冷凝端受到冷却作用，蒸汽凝结为液体，释放汽化潜能。冷凝后的气体，靠吸液芯与液体相结合所产生的毛细力作用，将冷凝液输送回蒸发段，以形成工作循环。
热管技术及其工程应用z
热管技术的特点与优势
特点
热管具有高效传热、快速响应、 优良的均温性、良好的热稳定性 等优点。
优势
热管技术相比传统散热方式具有 更高的传热效率，能够显著降低 散热成本，同时具有结构紧凑、 可靠性高等优点。
热管技术的发展历程
起源
热管技术起源于20世纪60年代， 最早应用于宇航领域。
发展
随着材料科学、制造工艺和研究的 不断深入，热管技术逐渐在电子、 能源、化工等领域得到广泛应用。
热管内部的相变过程
总结词
相变过程是热管内部传热的关键环节。
详细描述
在热管内部，工作液体在加热条件下发生相变，由液态变为气态，产生蒸汽流动 。这个相变过程伴随着大量热量的吸收和释放，是热管实现高效传热的关键。
热管的传热过程分析
总结词
热管的传热过程涉及多个物理现象。
详细描述
热管的传热过程包括工作液体的汽化、蒸汽的流动、蒸汽的冷凝和回流等环节。这些环节相互作用， 共同实现高效的热量传递。此外，热管内部的传热还受到管壁导热、蒸汽与管壁的对流换热等因素的 影响。
热管技术及其工程应 用
目录
• 热管技术概述 • 热管技术的工作原理 • 热管技术的工程应用 • 热管技术的挑战与前景 • 热管技术应用的案例分析
01
热管技术概述
热管技术的定义与原理
浅谈热管技术在数据中心空调系统中的应用
浅谈热管技术在数据中心空调系统中的应用作者：王强卢桂生瞿安东凌云胡海
来源：《中国信息化》2024年第01期
随着信息技术的不断发展，数字经济在社会上各领域的研究都有所延伸，社会各领域对数据资源的存储和相关应用的程度越来越加深，大数据和云计算、云智算、AI等新一代信息产业进入快速发展，数据中心建设也迎来了高速发展。特别是2022年2 月 17 日发改委等部门联合印发通知，国家重大战略部署的“东数西算”工程正式全面启动，将建设 8 个国家算力枢纽节点，规划 10 个数据中心集群，共规划400万架。当前数据中心的低光电化学性、高发热量的现象，严重制约着机房装机密度的提高。对于突破当前数据中心的空气散热和节能二大瓶颈，研发人员已经提供了解决办法。其中，双热管多联技术是一个有效的散热能力方式，也对数据中心的能源成本提出了一种可行的解决办法。采用热管+背板空调不但可以提高室内机械的空间利用率，容纳更多的机柜，减少数据中心占地面积，更有利于进一步利用好自然冷源，降低运行成本。
在物理学中，热传递共有三种方式，分别是辐射、对流和传导。而其中热传导是热传递速度最快的方式。热管就是利用热传导原理，与有温差的介质快速进行热传递的性质，通过热管将物体的热量传递到另一端。热管除了传热性高外，还有均温性好、可变热流密度及良好的恒温性等特点。热管是由工作介质为循环驱动力的相变传热，具有传热距离远、传热密度大、等温性好、结构紧凑特点，并可以抑制结露的腐蚀，又有能量小、稳定性好、维护成本低等优点。其工作原理如图1所示。热管技术是充分利用了冷却介质的快速热传导特性，利用介质的相变变化使导热物质的热能快速地传导到真空管的中冷段，有很大的导热能，采用温度差与高
热管技术
热管技术是1963年美国LosAlamos国家实验室的G.M.Grover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致冷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。热管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。
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：辐射、对流、传导，其中热传导最快。热管就是利用蒸发制冷，使得热管两端温度差很大，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。热管一段为蒸发端，另外一段为冷凝端，当热管一段受热时，毛细管中的液体迅速蒸发，蒸气在微小的压力差下流向另外一端，并且释放出热量，重新凝结成液体，液体再沿多孔材料靠毛细力的作用流回蒸发段，如此循环不止，热量由热管一端传至另外一端。这种循环是快速进行的，热量可以被源源不断地传导开来。
热管的基本工作
典型的热管由管壳、吸液芯和端盖组成，将管内抽成1．3³(10负1－－－10负4)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： (1)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；
热管技术概述
第一章热管技术概述
1、发展现状
迄今为止，在众多的传热元件中，热管（heat pipe）是最有效的传热元件之一，它可以将大量热量通过很小的截面远距离地传输而无须辅助动力。热管原理首先是由美国俄亥俄州通用发动机公司的R·S·Gauger与1944年在美国专利(N0.2350348)中提出的；1963年GMGrover在美国《应用物理》公开发表了一篇命名为“Heat Pipe”的学术论文；在1965年Cotter首次提出了比较完善的热管理论，为以后的热管理论研究奠定了基础；1967年第一根不锈钢——水热管首次被送入卫星轨道并运行成功；1969年前苏联与日本开始将热管表面通过物理办法缠绕翅片，并应用到控制恒温技术领域；1970年在美国已经开始出来商用热管，例如；横穿阿拉斯加输油管线永冻层就是用热管技术支撑的；1974年后，热管开始用于节约能源与新能源开发利用领域。我国是70年代开展热管热管热性能研究以及热管在电子器件冷却和空间飞行器方面的应用研究。80年代初我国的热管研究及开发的重点转向节能及能源的合理利用，相继开发了热管气气换热器、热管余热锅炉、热管蒸发器、热管热风炉、热管省煤器等节能热回收设备。
2、热管用语
热管：以毛吸结构的抽吸作用来驱动工作介质完循环流动的蒸发、凝结传热元件。
无机高效热管：无机传热元件是以多种无机元素为传热载体，注入到各类金属（或非金属）管状、夹板空腔内，经抽真空密封处理后，形成具有高效热传导特性的元件。
管芯：管芯是指无机传热元件中为液态工质提供毛细抽吸力及流动通道的结构。
热管的应用及原理
热管的应用及原理
1. 热管的应用
热管是一种热传导和热控制装置，广泛应用于各个领域。以下是热管的主要应
用领域：
1.电子器件散热：热管可以将电子器件产生的热量传导到远离器件的
散热器上，提高散热效率，有效保护电子器件的工作稳定性。
2.航天航空工业：热管在航天航空领域中广泛应用，可以用于航天器
的温度控制和热管理，提高航天器的可靠性和性能。
3.能源领域：热管在核能、太阳能和化学能等能源领域的转换和利用
过程中起着重要的作用，可以提高能源转换效率和能量利用率。
4.家电电器：热管在家电电器中的应用也很常见，如电冰箱、空调、
热水器等，可以提高设备的能效和使用寿命。
5.医疗器械：热管在医疗器械中被广泛应用，如医用激光设备、核磁
共振设备等，可以提高设备的性能和稳定性。
2. 热管的原理
热管是一种利用液体的相变和循环来传热的装置。其基本原理如下：
1.工作介质：热管通常由内部充满工作介质的密封管道组成，工作介
质一般为易于相变的液体，如水、乙醇、铵等。
2.热力学循环：热管的工作过程是一个闭合的热力学循环过程。首先，
在热管的一端，工作介质吸收热量并蒸发成气体；然后，气体通过压力差的作用将热量传导到热管的另一端；最后，在热管的另一端，气体冷却并凝结成液体，释放热量。
3.热传导：在热管的工作过程中，热量通过工作介质的相变和循环传
导，从而实现热量的传递。
4.热阻和热导率：热管的热传导效果主要由热阻和热导率决定。热阻
指的是热量在热管中传导过程中的阻碍程度，而热导率则指的是热量在工作介质中的传导性能。
3. 热管的优势
热管具有以下几个优势，使其成为热传导和热控制领域中的重要装置：
热管散热技术原理分析
热管散热技术原理分析
热管散热技术是一种有效的散热方式，广泛应用于电子设备和工业领域。本文分析了热管散热技术的原理和工作机制。
1. 热管的原理
热管是一种基于液体蒸发和凝结的传热器件。它由内壁涂覆着特殊液体（工质）的密封金属外壳组成。热管的一个端口被置于热源处，另一个端口被置于散热器处。
2. 热管的工作机制
当热源端的温度高于散热器端时，热管内的工质开始蒸发。蒸汽沿着内壁升至散热器端，然后冷凝成液体。这个过程通过内部毛细结构的作用进行。
3. 热管散热技术的优势
热管散热技术具有如下优势：
- 高传热效率：热管内的工质相变过程使得传热效率更高。
- 均匀散热：热管可以将热量均匀地传输到散热器处，减少热
点的出现。
- 静音工作：由于热管无动力部件，没有噪音产生。
- 可靠性高：热管的主要部件是密封的金属外壳和内壁，因此
具有较高的可靠性。
4. 热管散热技术的应用
热管散热技术广泛应用于电子设备和工业领域，包括但不限于：- 电脑和服务器散热
- 汽车发动机散热
- 空调和制冷设备散热
- 太阳能集热器散热
5. 热管散热技术的发展趋势
随着电子设备和工业领域的不断发展，热管散热技术也在不断
改进和创新。未来的发展趋势包括：
- 热管材料的改良，提升传热效率
- 尺寸的缩小，适应更多场景
- 效率的提高，减少能量消耗
总结而言，热管散热技术是一种高效且可靠的散热方式，具有广泛的应用前景和发展潜力。
> 注：本文内容仅供参考，具体技术参数和应用场景需根据实际情况确认。
热管技术及原理
热管技術及原理
热管技术是1963年美国LosAlamos国家实验室的G.M.Grover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致冷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。热管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。
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：辐射、对流、传导，其中热传导最快。热管就是利用蒸发制冷，使得热管两端温度差很大，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。热管一段为蒸发端，另外一段为冷凝端，当热管一段受热时，毛细管中的液体迅速蒸发，蒸气在微小的压力差下流向另外一端，并且释放出热量，重新凝结成液体，液体再沿多孔材料靠毛细力的作用流回蒸发段，如此循环不止，热量由热管一端传至另外一端。这种循环是快速进行的，热量可以被源源不断地传导开来。
热管的基本工作
典型的热管由管壳、吸液芯和端盖组成，将管内抽成1．3×(10负1－－－10负4)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：
热管工艺技术
热管工艺技术
热管是一种将热能从一个地方转移到另一个地方的高效技术。它由一个密封的金属管和内部充满工作流体的薄层衬里组成。工作流体常常是低沸点的液体，例如乙醚或氨。热管工艺技术能够有效地管理和控制热量的传输，因此在许多领域中得到广泛应用。
热管的工作原理是基于液体在温度差的作用下发生汽化和凝结的特性。当热管的一端暴露在高温环境中时，工作流体会汽化，并通过内部空气压力将蒸汽传送到低温环境。在低温区域，蒸汽会冷凝成液体，并通过内部表面张力的作用返回到高温区域。这种来回循环的过程使热能能够在高温和低温之间传输，实现热管的热传导功能。
热管的工艺技术使其在许多领域中得到广泛应用。在电子设备中，热管被用于散热，特别是用于CPU和其他高功率元件的
散热。由于热管具有高效的热传输能力，它能够有效地将热能从高温区域转移到散热器或其他冷却设备中，保持电子设备的稳定工作温度，提高设备的寿命和可靠性。
另外，在太空航天器中，热管也被广泛应用。由于太空环境中的温度极端，热管工艺技术能够帮助控制和调节太空器件的温度。热管能够有效地将太空器件上产生的热能传输到遥远的冷却设备，以确保设备的正常工作和保护它们不受过热或过冷的影响。
此外，在一些工业过程中，热管也被用于热能回收和热能利用。
例如，在发电厂中，热管可以将烟气中的余热转化为有用的热能，提高发电效率。在化工过程中，热管可以通过热能传输和热量控制，实现高效的反应和产品合成。
总之，热管工艺技术是一种高效的热传导技术，能够在不同温度之间实现热量的传输和控制。通过将热能从高温区域转移到低温区域，热管能够提高设备的散热能力，保持设备的正常工作温度。热管在电子设备、航天器件和工业过程中都得到了广泛的应用，为各行各业提供了高效的热管理解决方案。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
热管技术综述
热管作为一种具有高换热率、结构简单、工作可靠、良好的等温性等优良性能的换热元件，在生产生活中有着广泛的应用，本文就热管的基本工作原理与形式、几种具体热管的研究现状、热管的应用几方面进行综述。
普通的热管通常由蒸发段和冷凝段组成，中间根据需要可布置绝热段。制造时先将内部抽成负压，再填装工质；工作时，工质从热源吸热蒸发，在小压差作用下流向冷凝段，在冷凝段放热冷凝，凝结液通过壁面金属网或多孔材料（吸液芯）的毛细力作用流回蒸发段，如此循环往复，实现热量由热源向冷源的传递。
在上述基本工作原理下，实际使用中的热管根据环境与用途可能又会有差异。在不同的温度下，热管的工质是不同的，选用工质时需要考虑在工作温度区间内工质要有良好的热性能、与热管材料有较好的兼容性等；在低温下（4~200K），通常会选用氦、氖、氮、氧、甲烷等工质，在中温下（200~700K，这是使用很广泛的温度区间），水具有良好热性能，氨由于与铝、钢等工程材料有更好地相容性也是很好的选择；在高温时（大于700K），通常会采用液态金属，如银、铯、钾、纳、锂等。在液体回流方式上，除了上述的靠毛细力回流外，在某些场合可将热管倾斜或垂直放置使用，这就是重力热管，此时不再需要吸液芯，结构简化，生产方便成本低；另外还有使用磁流体工质、提供旋转离心力、利用渗透力等其他回流方式的热管。实际使用中，根据使用环境的不同，可将热管做成各种形式，如圆柱形、环形、星形等。作为上述使用相变换热原理的热管的延伸，还有使用化学反应的焓变来代替相变的焓变的化学热管，其基本原理是通过可逆反应（又叫蓄热反应）在冷热源处的不同方向的反应热效应相反来实现热量的传递，可以想见，这类热管的重要课题是寻找可逆性好、正反反应速度都很大的蓄热反应。
热管具有众多优点：由于热管通过相变换热同时内部热阻小，其传热系数很大；由于工质蒸汽的饱和蒸汽压决定温度，它的等温性很好；由于内部压力小，蒸发段受热后蒸汽以近似音速前进，故响应特性好；同时机构简单，体积小、重量轻，维修方便；没有运动件，工作可靠；可工作在失重状态，从而可用于空间器件。上述优良性能使热管获得了广泛的应用。
热管有各种各样的种类，一些新型的热管如平板热管、环路热管、脉动热管等。
平板热管是由两块平行的板壳和吸液芯组成，通道截面为扁平的矩形。目前，出现了由多个微型热管平行排列组成的新型平板热管，它的两块平行紫铜板中间采用焊接的方式固定若干互相平行的细铜丝，其中每相邻两根铜丝和上下两块紫铜板之间围成一个通道，通道截面由两条半圆曲线和两条平行直线构成。平板热管具有质量轻、良好的启动性和均温性的优势，用热管基板代替金属基板能大大强化基板的热扩散，为与电子元件一体化封装提供了条件，因此平板热管成为目前电子元件散热方面的研究热点，在国外已经得到应用，然而在国内还没有很好实现产业化，主要原因是：虽然目前关于平板热管的研究较多，但平板热管的内部结构优化缺乏完善的理论模型指导设计；已有学者通过建立复杂的三维模型来分析平板热管，但研究还不够深入，尚待加强；加工制造上，对于提高平板热管的尺寸精度、毛细结构的附着等仍存在许多问题，必须改进加工技术与封装工艺。这些都当成为平板热管进一步开发研究实现产业化的努力方向。
环路热管是一种新型热控技术，正逐渐应用于空间飞行器的热控制，成为高功率航天器热控制的有效控制手段之一，同时也是各国航天部门研究的重要内容。
环路热管除了具有传统热管的优点之外，还克服了热管在反重力条件下不能工作的不足，其传热性能更加优越，而且结构布置更加灵活。在环路热管二十多年的研究过程中，人们对其启动过程、运行特点等很多方面已经有了较为清晰的认识和理解，但是对环路热管的小功率启动、温度波动以及向大功率负荷应用领域的拓宽等方面，无论是理论方面的探讨还是实验方面的观察，仍然需要大量的更深入的研究。全面掌握环路热管的工作机理和工作特点，进而深入开展环路热管在电子设备冷却领域的应用研究，具有重要的研究价值和非常广阔的应用前景。
脉动热管也是一种新型热管技术，具有结构简单、成本低廉和传热性能好，适应性强的优点，尤其在微电子散热、冷冻技术以及航空航天热控技术中都极具应用潜力。其运行机理是：工质在一个蛇形密闭的真空空间里，以低于常压蒸发温度受热蒸发产生气泡，气泡迅速膨胀和升压，形成蒸发端，推动工质流向低温冷凝段，气泡在冷凝段冷凝收缩并破裂，压力下降，工质回流。另外受热产生的蒸气和冷凝产生的液体在毛细管力和弯曲力的作用下，管内最后将形成气塞和液塞间隔随机分布的振荡状态。正是这样，由于冷热两端间存在压差以及相邻管间存在压力不平衡，使得工质在加热段和冷凝段之间振荡流动，从而实现热量的传递。各方面的实验研究和理论模拟研究都证明脉动热管的性能优越，但脉动热管技术暂时还没得到广泛的应用，主要是由于：脉动热管的运行机理并不十分明了，缺乏完善的理论模型指导设计；脉动热管应用的几个必要条件没有解决好，例如水平放置时的启动问题、工作稳定性等问题；与烧结型热管及沟槽型热管相比，脉动热管的加工过程多了折弯和焊接工序，延长了生产时间，增加了生成成本。为此未来脉动热管研究开发的方向是：针对加工过程相对复杂的问题，探索不同结构形式的脉动热管；脉动热管的微小化，满足微电子器件小尺度大热流的要求；利用脉动热管较高的传热能力，开发换热模组，扩展其应用范围。
热管的应用极为广泛，下面列举几个使用很多的方面。（1）用于余热回收：由于热管的结构决定了它是逆流换热，而内部温差小，换热效率很高，在小温差下也同样有很好的换热效果，同时小温差下，现代紧凑换热器可以在很小的空间内实现很大的换热面积。（2）用于航天器上：热管很适合用于失重场合，应用于航天器如高功率卫星，它可以很好地实现温度均匀化，延长其寿命，由于其具有变热流密度功能，可以将可变热导热管和辐射散热表面结合组成热管辐射器，较好地实现废热的排散。（3）用于电机和电器设备的冷却：可以有效实现电机、大功率电力电容器、变压器等电器设备的散热。（4）用于电子元件及微型组件的散热：随着电子技术的发展，半导体电路器件集成化程度越来越高，功率不断提升而其物理尺寸却不断缩小，热流密度的增大对散热提出了很高的要求，翅片和风扇强制散热已不能完全满足要求，热管的高传热率使得实现高热流密度的散热成为可能。
热管是一种高效的传热元件，总体来说，热管技术研究的重心已经从理论研究转移到应用研究，热管的应用已经由航天转向地面，由工业转向民用。目前，热管在太阳能利用、余热回收、空间器件温度控制、集成电路散热、化工、冶金、动力等领域的应用都取得了良好效果，同时这些方面的发展对散热的进一步需求将促进新型热管技术的开发和应用。
参考文献：