热管散热技术

Harbin Institute of Technology

题目：热管散热技术

院系：能源学院

班级：1002104

姓名：林家勇田赫郭男杰段亮亮李勇

?哈尔滨工业大学

热管散热技术

林家勇，田赫，郭男杰，段亮亮，李勇

（哈尔滨工业大学热能与动力工程、1002104班）

摘要：热管技术是20 tit纪 60 年代出现的一种传热新技术，其导热能力超过任何已知金庸的导热能力，在散热器和l造行业占有重要的地位，本文从热管的基本原理、特性、类别、相容性、热管的制造及加工工艺和热笛的应用与发展等几个方面对热管技术作一简要的阐述。

关键词：热管技术管壳管芯工质

Abstract: Heat pipe technology is a heat conduction innovation emerged in 1960s, of which the heat conduction capability is superior to all other existing metal. Heat pipe plays ve『Y important role in heat sink manufacturing industry. In this paper, the working principle, characteristic , category, compatibility, workmanship and application of heat pipe is introduced.

Key words: Heat pipe technology Pipe shell Pipe core Refrigerant 1前言

热导管（或称热管）系一种具有快速均温特性的特殊材料，其中空的金属管体，使其具有质轻的特点，而其快速均温的特性，则使其具有优异的热超导性能；热管的运用范围相当广泛，最早期运用于航天领域，现早已普及运用于各式热交换器、冷却器、天然地热引用…等，担任起快速热传导的角色，更是现今电子产品散热装置中最普遍高效的导热（非散热）元件。

2 热管结构类型与特点

热管典型结构以及工作原理

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：

(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；

(2)液体在蒸发段内的（液－－汽）分界面上蒸发；

(3)蒸汽腔内的蒸汽从蒸发段流到冷凝段；

(4)蒸汽在冷凝段内的汽．液分界面上凝结：

(5)热量从（汽－－液）分界面通过吸液芯、液体和管壁传给冷源：

(6)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。

热管规格如下

热管工质特性如下表

液芯类型

单层、多层丝网格吸液芯，烧结粉末吸液芯，轴向槽道吸液芯，组合型吸液芯。

常用吸液芯特性如下表

热管折弯工艺

热管的传热原理及其应用特点

在众多的传热元件中，热管是人们所知的最有效的传热元件之一，它可将大量的热量通过其很小截面积远距离地传输而无需外加动力。国际上对热管技术的研究和应用是在20世纪60年代开始的。我国在

这方面的研究起始于上世纪70年代，当时主要侧重的方向为电子器件冷却和空间飞行器上的应用。80年代初，我国的热管研究和开发重点转向节能和能源的合理利用，相继开发了热管气—气换热器、热管余热锅炉、高温热管蒸汽发生器等各类热管产品。由于碳钢—水重力热管的结构简单、价格低廉、制造方便、易于推广，使得此类热管得到了广泛的应用。

随着科学技术的不断提高，热管研究和应用的领域也在不断拓宽。目前，热管及热管换热器已广泛应用于石油、化工、动力、冶金、建材、轻工等领域的高效传热设备，以及电子装置芯片冷却、笔记本电脑CPU冷却及电路控制板等的冷却。

目前，除微型热管已批量化、大规模生产外，工业中余热回收用的热管换热器由于各种设备规模、大小、使用情况的不同，几乎每台设备都根据设备的工艺条件、现场情况设计、制造。

热管结构分类

1、热熔渣结构

从字面上解释，这种热管的内部结构就像是烧焦的蜂窝煤或是热炉渣。看似粗糙的内壁中，遍布各种细小的孔洞。他们就像是人身体上的毛细血管一样。热管内的液体会在这些小孔中穿梭，形成强大的虹吸力量。事实上，制作这样热管的工艺比较复杂，将铜粉加热到一定温度，在其未完全融化的之前，铜粉颗粒额边沿会首先融化，粘连四周的铜粉。这样就形成了现在你所见到的镂空结构。从图中看，也许会认为它非常绵软，但事实上，这种热熔渣既不绵软也不松散，而

是非常坚固。因为它是铜粉经过高温加热的物质，所以在他们冷却之后，就恢复了金属本来的坚硬质感。另外从制造的角度看，这种制程和结构的热管制造成本较高。

2、沟槽结构沟槽结构沟槽结构沟槽结构

这种热管的内部结构设计就像是一条条平行的沟渠一样。它的作用也是像毛细血管一样，回流的液体通过这些沟槽迅速在热管中进行传导。但是根据开槽的精密细腻情况，根据制程的工艺水平和沟槽的方向等，会对热管的散热造成很大的影响。从生产成本的角度来看，这种热管的制造相对简单，更容易制作，制造成本相对低廉。但是对于热管沟槽的加工工艺要求更高。一般说来，顺着液体回流的方向是最好的设计。由此从理论上来说，不如前者的散热效率高。

3、多重金属网孔多重金属网孔多重金属网孔多重金属网孔

更多更普遍的热管散热器内部使用的是这种多重金属网孔设计。从图中，你不难看出，这热管芯里面的絮状东西，就像是一顶戴糟了的破草帽。一般这种热管内部使用的是一种由铜线制作的金属织物。细小的铜线之间存在许多空隙，但是织物的结构又不会让织物错位阻塞热管。如果你刚刚切开一个热管，你能明显发现，里面的多重金属网会显得非常潮湿。你用手摸到的液体，就是热管内部的回流液体。从成本的角度看，这种热管的内部结构相对简单许多，制作起来也更加简单。仅需一只普通铜管，填充这些多重金属网孔织物即可。从理论上来说散热效果不如前面二者。

热管制造

热管的主要部件为管壳、端盖（封头）、吸液芯、腰板（连接密封件）四部分。不同类型的热管对这些零部件有不同的要求。

1、管壳

热管的管壳大多为金属无缝钢管，根据不同需要可以采用不同材料，如铜、铝、碳钢、不锈钢、合金钢等。管子可以是标准圆形，也可以是异型的，如椭圆形、正方形、矩形、扁平形、波纹管等。管径可以从2mm到200mm，甚至更大。长度可以从几毫米到l00米以上。低温热管换热器的管材在国外大多采用铜、铝作为原料。采用有色金属作管材主要是为了满足与工作液体相容性的要求。

2、端盖

热管的端盖具有多种结构形式，它与热管舶连接方式也因结构形式而异。端盖外圆尺寸可稍小于管壳内径，配合后，管壳的突出部分可作为氩弧焊的熔焊部分，不必再填焊条，焊口光滑平整质量容易保证。旋压封头是国内外常采用的一种形式，旋压封头是在旋压机上直接旋压而成，这种端盖形式外型美观，强度好、省材省工，是一种良好的端盖形式。

3、吸液芯结构

吸液芯是热管的一个重要组成部分。吸液芯的结构形式将直接影响到热管和热管换热器的性能。近年来随着热管技术的发展，各国研究者在吸液芯结构和理论研究方面做了大量工作，下面对一些典型的结构作出简略的介绍。

4、连接部件

因不同环境差别很大，故不作具体介绍。

管芯部件

一个性能优良的管芯应具有：

⑴足够大的毛细抽吸压力，或较小的管芯有效孔径；

⑵较小的液体流动阻力，即有较高的渗透率；

⑶良好的传热特性，即有小的径向热阻；

⑷良好的工艺重复性及可靠性，制造简单，价格便宜。

管芯的构造型式大致可分为以下几类：

⑴紧贴管壁的单层及多层网芯此类管芯

多层网的网层之间应尽量紧贴，网与管壁之间亦应贴合良好，网层数有l至4层或更多，各层网的目数可相同或不同．若网层多，则液体流通截面大，阻力小，但径向热阻大；用细网时毛细抽吸力大但流动阻力亦增加．如在近壁因数层用粗孔网，表面一层用细孔网，这样可由表面细孔网提供较大的毛细抽吸压力，通道内的粗孔网使流动阻力较小，但并不能改善径向热胆大的缺点．网芯式结构的管芯可得到较高的毛细力和较告的毛细提升高度，但因渗透率较低，液体回流阻力较大，热管的轴向传热能力受到限制．此外其径向热阻较大，工艺重复性差又不能适应管道弯曲的情况，故在细长热管中逐渐由其它

管芯取代。

⑵烧结粉末管芯

由一定目数的金属粉末烧结在管内壁面而形成与管壁一体的烧结粉末管芯，也有用金属丝网烧结在管内壁面上的管芯．此种管芯有较高的毛细抽吸力，并较大地改善了径向热阻，克服了网芯工艺重复性差的缺点，但因其渗透率较差，故轴向传热能力仍较轴向槽道管芯及干道式管芯的小。

⑶轴向槽道式管芯

在管壳内壁开轴向细槽以提供毛细压头及液体回流通道，槽的截面形状可为矩形，梯形，圆形及变截面槽道，槽道式管芯虽然毛细压头较小，但液体流动阻力甚小，因此可达到较高的轴向传热能力，径向热阻较小，工艺重复性良好，可获得精确幼儿何参数，因而可较正确地计算毛细限，此种管子弯曲后性能基本不变。由于其抗重力工作能力极差，不适于倾斜（热端在上）工作。但对于空间的零重力条件则是非常适用的，因此广泛用于空间飞行器。

⑷组合管芯

一般管芯往往不能同时兼顾毛细抽吸力及渗透率，为了有高的毛细抽吸力，就要选用更细的网成金属粉末，但它仍的渗透率较差。组合多层网虽然在这方面有所提高，可是其径向热阻大。组合管芯能兼顾毛细力和渗透率，从而能获得高的轴向传热能力，而且大多数管芯的径向热阻甚小。它基本上把管芯分成两部分，一部分起毛细抽吸作用，另一部分起液体回流通道作用。

基本特性

热管是依靠自身内部工作液体相变来实现传热的传热元件，具有以下基本特性。

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。与银、铜、铝等金属相比，单位重量的热管可多传递几个数量级的热量。当然，高导热性也是相对而言的，温差总是存在的，不可能违反热力学第二定律，并且热管的传热能力受到各种因素的限制，存在着一些传热极限；热管的轴向导热性很强，径向并无太大的改善（径向热管除外）。

2、优良的等温性

热管内腔的蒸汽是处于饱和状态，饱和蒸汽的压力决定于饱和温度，饱和蒸汽从蒸发段流向冷凝段所产生的压降很小，根据热力学中的方程式可知，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，即以较小的加热面积输入热量，而以较大的冷却面积输出热量，或者热管可以较大的传热面积输入热量，而以较小的冷却面积输出热量，这样即可以改变热流密度，解决一些其他方法难以解决的传热难题。

4、热流方向的可逆性

一根水平放置的有芯热管，由于其内部循环动力是毛细力，因此任意一端受热就可作为蒸发段，而另一端向外散热就成为冷凝段。此特点可用于宇宙飞船和人造卫星在空间的温度展平，也可用于先放热后吸热的化学反应器及其他装置。

5、热二极管与热开关性能

热管可做成热二极管或热开关，所谓热二极管就是只允许热流向一个方向流动，而不允许向相反的方向流动；热开关则是当热源温度高于某一温度时，热管开始工作，当热源温度低于这一温度时，热管就不传热。

6、恒温特性（可控热管）

普通热管的各部分热阻基本上不随加热量的变化而变，因此当加热量变化时，热管各部分的温度亦随之变化。但人们发展了另一种热管——可变导热管，使得冷凝段的热阻随加热量的增加而降低、随加热量的减少而增加，这样可使热管在加热量大幅度变化的情况下，蒸汽温度变化极小，实现温度的控制，这就是热管的恒温特性。

7、环境的适应性

热管的形状可随热源和冷源的条件而变化，热管可做成电机的转轴、燃气轮机的叶片、钻头、手术刀等等，热管也可做成分离式的，以适应长距离或冲热流体不能混合的情况下的换热；热管既可以用于地面（重力场），也可用于空间（无重力场）。

上图表示了热管管内汽-液交界面形状，蒸气质量流量，压力以及管壁温度 T w 和管内蒸气温度 T v 沿管长的变化趋势.沿整个热管长度，汽-液交界处的汽相与液相之间的静压差都与该处的局部毛细压差相平衡。

△ Pc （毛细压头—是热管内部工作液体循环的推动力，用来克服蒸汽从蒸发段流向冷凝段的压力降

△ Pv，冷凝液体从冷凝段流回蒸发段的压力降

△Pl和重力场对液体流动的压力降（△Pg可以是正值，是负值或为零，视热管在重力场中的位置而定）。

因此，△ Pc ≥△Pl +△ P v +△ Pg是热管正常工作的必要备件。

由于热管的用途、种类和型式较多，再加上热管在结构、材质和工作液体等方面各有不同之处，故而对热管的分类也很多，常用的分类方法有以下几种：

⑴按照热管管内工作温度区分热管可分为低温热管（—273－－－

0℃）、常温热管（0—250℃）、中温热管[250－－－450℃）、高温热管(450一1000℃）等。

(2)按照工作液体回流动力区分热管可分为有芯热管、两相闭式热虹吸管（又称重力热管）、重力辅助热管、旋转热管、电流体动力热管、磁流体动力热管、渗透热管等等。

⑶按管壳与工作液体的组合方式划分（这是一种习惯的划分方法）可分为铜—水热管、碳钢。水热管、铜钢复合—水热管、铝—丙酮热管、碳钢·荣热管、不锈钢．钠热管等等。

⑷按结构形式区分可分为普通热管、分离式热管、毛纫泵回路热管、微型热管、平板热管、径向热管等。

⑸按热管的功用划分可分为传输热量的热管、热二极管、热开关、热控制用热管、仿真热管、制冷热管等等。

影响热管寿命的因素很多，归结起来，造成效管不相容的主要形式有以下三方面，即：产生不凝性气体；工作液体热物性恶化；管壳材料的腐蚀、溶解。

⑴产生不凝性气体由于工作液体与管完材料发生化学反应或电化学

反应，产生不凝性气体，在热管工作时，该气体被蒸汽流吹扫到冲凝段聚集起来形成气塞，从而使有效冷凝面积减小，热阻增大，传热性能恶化，传热能力降低甚至失效。

⑵工作液体物性恶化有机工作介质在一定温度下，会逐渐发生分解，这主要是由于有机工作液体的性质不稳定，或与壳体材料发生化学反应，使工作介质改变其物理性能，如甲苯、烷、烃类等有机工作液体易发生该类不相容现象。

⑶管壳材料的腐蚀、溶解工作液体在管壳内连续流动，同时存在着温差、杂质等因素，使管壳材料发生溶解和腐蚀，流动阻力增大，使热管传热性能降低。当管壳被腐蚀后，引起强度下降，甚至引起管壳的腐蚀穿孔，使热管完全失效。这类现象常发生在碱金属高温热管中。

热管散热的应用特点

1、整体式换热器特点：

（1）、传热效率高，热管的冷、热侧均可根据需要采用高频焊翅片强化传热，弥补一般气—气换热器换热系数低的弱点。

（2）、有效地避免冷、热流体的串流，每根热管都是相对独立的密闭单元，冷、热流体都在管外流动，并由中间密封板严密的将冷、热流体隔开。

（3）、有效的防止露点腐蚀，通过调整热管根数或调整热管冷热侧的传热面积比，使热管壁温提高到露点温度以上。

（4）、有效的防止积灰，换热器设计可采用变截面结构，保证流体进出口等流速流动，达到自清灰的目的。

（5）、无任何转动部件，没有附加动力消耗，不需要经常更换元件，即使有部分元件损坏，也不影响正常生产。

（6）、单根热管的损坏不影响其它的热管，同时对整体换热效果的影响也可忽略不计。

2、分离式热管换热器的特点：

（1）、装置的受热段和放热段可视现场情况而分开布置，可实现远距离传热，这就给工艺设计带来了较大的灵活性，也给装置的大型化、热能的综合利用以及热能利用系统的优化创造了良好的条件。

（2）、工作介质的循环是依靠冷凝液的位差和密度差的作用，不需要外加动力，无机械运行部件，增加了设备的可靠性，也极大地减少了运营费用。

（3）、放热段与受热段彼此独立，易于实现流体分割、密封、因而能适用于易燃易爆等危险性流体的换热，并且也可实现一种流体与多种流体的同时换热。

（4）、受热段与放热段管束可根据冷、热流体的性能及工艺要求选择

不同的结构参数和材质，从而可有效地解决设备的露点腐蚀和积灰问题。

（5）、根据工艺要求，可以将流体顺、逆流混合布置，以适应较宽的温度范围。

（6）、系统换热元件由多片热管管束组成，各片之间相互独立，因此，其中一片甚至几片损坏或失效不会影响整个系统的安全运行。

热管原理热管构造热管制作

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。

3 热管技术的应用与发展

热管是美国通用发电机工程师gaugler 早在1942年就提出的理论，并且在1944年取得了专利。但是直到1963年，科学家george m.grover第一个发明并且成功地制造出了热管，热管才普遍地受到人们的重视，逐渐成为一种提高传热效率的元件。

在上个世纪70年代后，热管才由理论阶段进入应用阶段，但由于技术的不成熟以及高昂的成本，当时使用范围仅仅限制在航天、核电等高端技术领域。当时在太空中运行的航天器由于其面向太阳和背向太阳的部件温差太大，导致其无法正常工作且容易损坏，利用热管技术使其达到热平衡良好地解决了这个问题。

进入80年代后，随着技术的不断完善，以及成本的降低，热管技术开始广泛的进入大专院校、科研院所、民用工业、大型工业设备以及生产上。

在大专院校、科研院所的电力电子产品和技术的研发过程中，散热设计是其要解决的核心技术之一，采用热管散热技术既可避免风冷

散热器的热管技术

[散热原理——热管技术] 热管属于一种传热元件，它充分利用了热传导原理与致冷介质的快速热传递性质，通过在全封闭真空管内的液体的蒸发与凝结来传递热量，具有极高的导热性、良好的等温性、冷热两侧的传热面积可任意改变、可远距离传热、可控制温度等一系列优点，并且由热管组成的换热器具有传热效率高、结构紧凑、流体阻损小等优点。其导热能力已远远超过任何已知金属的导热能力。以前热管技术一直被广泛应用在宇航、军工等行业。 正是因为有热管技术的民用化，使得人们改变了传统散热器的设计思路，摆脱了单纯依靠大风量风扇获得更好散热效果的传统散热模式。取而代之的是采用低转速、低风量风扇配合热管技术的崭新散热模式。热管技术更为PC的静音时代带来了契机 热管技术为什么会有如此的高性能呢？这个问题我们要从热力学的角度看。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。圣保罗散热器热传递有3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。常见的热管均是由管壳、吸液芯和端盖组成。制作方法是将热管内部抽成负压状态，然后充入适当的液体，这种液体沸点很低，容易挥发。管壁有吸液芯，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。热管的导热过程具有很高的热传导性能，与金属相比，单位重量的热管可多传递几个数量级的热量，并且具有优良的等温性和热开关性能，特别适用于高精密散热环境。 高速度的热传导效果： －重量轻且构造简单。 －温度分布平均，可作均温或等温动作。 －热传输量大。热传送距离长。 －没有主动元件，本身并不耗电。 －可以在无重力力场的环境下使用。 －没有热传方向的限制，蒸发端以及凝结端可以互换。 －容易加工以改变热传输方向。 －耐用、寿命长、可靠，易存放保管。

热管技术及原理

热管原理 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： （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； （2）液体在蒸发段内的（液－－汽）分界面上蒸发； （3）蒸汽腔内的蒸汽从蒸发段流到冷凝段； （4）蒸汽在冷凝段内的汽?液分界面上凝结： （5）热量从（汽－－液）分界面通过吸液芯、液体和管壁传给冷源： （6）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。 热管的基本特性 热管是依靠自身内部工作液体相变来实现传热的传热元件，具有以下基本特性。 （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。与银、铜、铝等金属相比，单位重量的热管可多传递几个数量级的热量。当然，高导热性也是相对而言的，温差总是存在的，可能违反热力学第

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。

一种新型平板式微热管的设计研究

一种新型平板式微热管的设计研究 [摘要]自从1984年Cotter提出“微型热管”的概念以来，管式微热管技术已在微电子冷却领域得到广泛的应用，但由于管式微热管受热面积和冷却面积的局限性，限制了其应用。本文对新型热管进行了新的结构设计，选用铜丝作为吸液芯结构，铜为基底材料，乙醇作为工作液体以其提高散热效果。 [关键词]铜丝；散热；新型平板式微热管 引言 平板式微热管作为普通管式微热管的改进结构，目前已成为热管研究与开发的热点技术。其中平板热管由于其良好的蒸发吸热特性和形状易于与芯片贴合等优点被越来越多地应用于芯片散热，而微热管或内微结构具有强化传热传质的作用，引起研究者越来越多的关注。 现有以强制空气冷却为主的微处理器散热技术最多约只能处理60%微处理器所产生的废热，需依赖新一代小质轻且效率极高的电子冷却技术来解决。如突破该散热技术瓶颈，则可推动电子器件发展到一个新的高度。 1.新型平板式微热管 本文所设计的新型平板式热管，它包括封闭壳体、吸液芯以及液体工质。封闭壳体的内部空腔被抽成真空，并灌注

一定量的液体工质；吸液芯结构由铜丝分别与基板、隔板和铜丝形成锋利的尖角区代替，锋利的尖角区能够为液体工质回流提供较大的毛细力。平板式微热管的散热平面有代沟槽的上盖板所代替，增大了散热面积，使平板热管的散热特性增强，提高散热效率。 2.热管的工作原理 热管是利用工质相变换热进行传热的元件。典型的热管由管壳、吸液芯（在微型热管中可能没有吸液芯）和蒸汽通道组成，它的基本工作原理示意图如图1所示。管的一端为吸热端（加热段），另一端为散热端（冷却段），介于蒸发段和冷凝段之间的为绝热段。当热管的一端受热时，毛细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。如此循环不已，热量由热管的一端传至另一端。 热管是通过相变传递潜热来传递热量的，其传递的热量远远比通过对流或传导传递的热量多。即它的导热性能比常见的金属材料大得多[1]。 3.微型热管的传热极限分析 微热管依靠工质相变传递热量的工作方式使得微热管具有非常强的传热能力。尽管如此，也不可能无限制的加大热负荷。换言之，热管的传热能力受一系列的传热极限的限制，这些传热极限与热管尺寸，形状，工作介质，吸液芯结

热管散热器解决方案的优点和限制

热管散热器解决方案的7大优点和5大限制 来源;大比特商务网 今天的大功率LED灯具(300瓦以上)主要采用热管散热器进行散热，但这种散热技术目前也面临着PC处理器散热沿袭下来的均温板和复合槽群散热技术的挑战，下文会帮助您明白为什么超频三科技如此钟爱热管散热技术。 大功率(300瓦以上)LED户外灯具散热除了可考虑采用目前市场很受欢迎的热管散热器以外，还可以考虑采用从PC高速处理器散热传承下来的均温板和复合槽群散热器，下文先为大家介绍热管散热技术的工作原理和优缺点，接下来再为大家介绍均温板和复合槽群散热技术。 我们都知道热的传递方式有三种：传导、对流与辐射，任何的散热设计都是这几种方式的综合应用。目前行业内常用的散热方法主要有以下三种：自然散热、强制对流散热、热管散热。而热管散热是目前效果最好而且性能稳定的散热装置，其传导热量的速度高出传统金属几十到上百倍，这一特点对LED来说再好不过，它能迅速将LED产生的热量以最快的方式传到别处，这比其它任何方法都要快捷有效，缺点是成本较高，若我们实现热管散热的标准化、模组化后，其成本也将不是问题。 那么这项新的技术具有哪些特点呢? 从使用角度看，热管具有热传递速度极快的优点，安装至散热器中可以有效的降低热阻值，增加散热效率。热管，又称“热之超导体”，其核心作用是导热。它通过在全封闭真空管内工质的汽、液相变来传递热量，具有极高的导热性，高达纯铜导热能力的上百倍。 从技术角度看，热管的核心作用提高热传递的效率，将热量快速从热源带离，而非一般意义上所说的“散热”——这则涵括与外界环境进行热交换的过程。热管的工作原理很简单，热管分为蒸发受热端和冷凝端两部分。受热端受热时，管壁周围液体汽化，产生蒸气，此时这部分压力变大，蒸气向冷凝端流动，到达冷凝端后冷凝成液体，同时放出热量，最后借助毛细力回到受热端完成一次循环。

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。 管壳：管壳是指包容了管芯和工质的热管壳体。 有效长度：有效长度是指计算热管传热能力的折合后的长度。

热管散热器技术原理

热管散热器技术原理 现在的CPU、显卡、硬盘，甚至主板芯片组的发热量都大得惊人。普通风冷散热器已经发展到极限了，要想继续提高散热性能只能寻求新的散热技术。好在业界早已开发出诸如热管、液冷、半导体制冷等技术。虽然这些技术里不乏高性能得散热方式，但是最贴合实际应用的还非热管莫数了。 热管应用于PC上还是近几年里的事，真正开始普及也就一年左右。随着热管技术的成熟和大规模使用，现在的热管散热器已经走下神台，价格也是一落千丈，从最初的500以上，到现在不足百元的售价，的确让很多玩家为止欣喜。但是，你知道为什么同样的热管散热器价格会有从几千元到几十元这么大的差价么？你知道热管散热器里面的各种技术和制造工艺么？下面我就和大家一起探讨一 下关于热管散热器的方方面面。 热管是一种具有极高导热性能的传热元件，1964年发明于美国洛斯-阿洛莫斯国家实验室（L os Alamos National Laboratory）并在上世纪60年代末达到理论研究高峰于70年代开始在工业领域大量应用。它通过在全封闭真空管内工质的汽、液相变来传递热量，具有极高的导热性，高达纯铜导热能力的上百倍，有“热超导体”之美称。工艺过关、设计出色的热管CPU散热器，将具有普通无热管风冷散热器无法达到的强劲性能。

热管工作状况示意图 PC散热器中应用的热管属常温热管，工艺成熟，热管内工质为水。热管一端为蒸发端，另外一端为冷凝端。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。 理论上的导热系数优势转化到散热器设计方面，体现在可比同散热水平的全铜质散热片大幅减轻重量、实用型最终成品的效能领先，以及更为灵活的散热区域调整。前两种优势很容易理解，更为灵活的散热区域调整的典型实例是通过热管将CPU热量传递到稍远且不在同一平面上的机箱背部散热片处，由机箱风扇负责将热量带走，成功减少整机风扇数量，使机箱内部空气更加合理顺畅。这种方案在准系统和国外品牌整机中较为常见，如下图：

热管散热器的工作原理

热管散热器的工作原理 热管散热器的工作原理，热管：是一种传热性极好的人工构件，常用的热管由三；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；典型的构造和工作过程如右图所示：；与热源靠近的一段（蒸发段）内的液体吸热而蒸发，蒸；热管利用“相变”传热的原理与金属铜、铝等实体材料热管散热器的工作原理 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，内部有少量工作介质和毛细结构，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。 典型的构造和工作过程如右图所示： 与热源靠近的一段（蒸发段）内的液体吸热而蒸发，蒸汽携带汽化潜热经空腔流向另一段（冷凝段），汽体经管壁与外界冷媒体换热放出潜热而完成了传热任务，冷凝成液体，经毛细结构的抽吸力量或重力回流到蒸发段进入下一个工作循环。金旗舰铜制散热器114*60 热管利用“相变”传热的原理与金属铜、铝等实体材料的天然传热方式完全不同。热管的有效导热性是铜、铝等有色金属的成百上千

倍，所以热管是传热领域的重大发明和科技成果，给人类社会带来巨大的实用价值。 热管散热器：利用热管技术能对许多老式散热器或换热产品和系统作重大的改进而产生出的新产品。热管散热器就是这一方面的一个很好的典型。散热器的 热阻是由材料的导热性和体积内的有效面积决定的。实体铝或铜散热器在体积达到0.006m3时，再加大其体积和面积也不能明显减小热阻了。对于双面散热的分立半导体器件，风冷的全铜或全铝散热器的热阻只能达到0.04℃/W。而热管散热器可达到0.01℃/W。在自然对流冷却条件下，热管散热器比实体散热器的性能可提高十倍以上。 散热系统：热管问世以来，使电力电子装置的散热系统有了新的发展。无论何种散热方式，其最终散热媒体是空气，其他都是中间环接。空气自然对流冷却是最直接和简便的方式，热管使自冷的应用范围迅速扩大。因为热管自冷散热系统无需风扇、没有噪音、免维修、安全可靠，热管风冷甚至自冷可以取代水冷系统，节约水资源和相关的辅助设备投资。此外，热管散热还能将发热件集中，甚至密封，而将散热部分移到外部或远处，能防尘、防潮、防爆，提高电器设备的安全可靠性和应用范围。

散热器高效散热技术及应用研究阚宏伟

散热器高效散热技术及应用研究 摘要：随着电子技术的发展,使得电子器件的热流密度不断增加,这样势必对电子器有更高的散热要求,因此有效地解决散热问题已成为电子设备必须解决的关键技术。针对现代电子设备所面临的散热问题,就散热基本原理以及各种主流散热技术，包括自然对流散、强制风冷散热、液体冷却、热管、微槽道冷却、集成热路、热电致冷等常用的电子设备散热技术及某些前沿的研究现状、发展趋势及存在问题分别予以阐述。 关键词：热传递自然对流强制风冷热管散热热电制冷 引言：据统计,55%的电子设备失效是由温度过高引起的。可见,电子设备的主要故障形式为过热损坏,因此对电子设备进行有效的散热是提高产品可靠性的关键。电子设备的主要散热技术电子设备的高效散热问题与传热学(包括热传导、对流和热辐射)和流体力学(包括质量、动量和能量守恒三大定律)等原理的应用密切相关。 一：热传递主要有三种方式： 传导:物质本身或当物质与物质接触时，能量的传递就被称为热传导，这是最普遍的一种热传递方式，由能量较低的粒子和能量较高的粒子直接接触碰撞来传递能量。相对而言，热传导方式局限于固体和液体，因为气体的分子构成并不是很紧密，它们之间能量的传递被称为热扩散。 热传导的基本公式为“Q=K×A×ΔT/ΔL”。其中Q代表为热量，也就是热传导所产生或传导的热量；K为材料的热传导系数，热传导系数类似比热，但是又与比热有一些差别，热传导系数与比热成反比，热传导系数越高，其比热的数值也就越低。举例说明，纯铜的热传导系数为396.4，而其比热则为0.39；公式中A代表传热的面积(或是两物体的接触面积)、ΔT代表两端的温度差；ΔL则是两端的距离。因此，从公式我们就可以发现，热量传递的大小同热传导系数、热传热面积成正比，同距离成反比。热传递系数越高、热传递面积越大，传输的距离越短，那么热传导的能量就越高，也就越容易带走热量。 对流:对流指的是流体(气体或液体)与固体表面接触，造成流体从固体表面将热带走的热传递方式。 具体应用到实际来看，热对流又有两种不同的情况，即：自然对流和强制对流。自然对流指的是流体运动，成因是温度差，温度高的流体密度较低，因此质量轻，相对就会向上运动。相反地，温度低的流体，密度高，因此向下运动，这种热传递是因为流体受热之后，或者说存在温度差之后，产生了热传递的动力；强制对流则是流体受外在的强制驱动（如风扇带动的空气流动）,驱动力向什么地方，流体就向什么地方运动，因此这种热对流更有效率和可指向性。

6热管散热器挑战处理器散热极限

6热管散热器:挑战处理器散热极限 类型：编译作者：日期：2004-04-22 09:49:18 一个月前，作为散热产品领导厂商之一的酷冷至尊，再次祭出利器——发布了令人惊讶的CPU散热器HYPER 6（KHC-V81）。“纯铜+热管”是很早就被高档散热器采用的技术，有许多经典产品比如Thermalright SP-97等都使用了3根热管。而这一次，HYPER 6名副其实地拥有6根热管，将“纯铜+热管”散热器再次推向新的巅峰！ 这个巨兽般散热器的包装盒也比一般产品要大很多，几乎相当于一个标准ATX电源的体积。而且与其它出厂就是一体化的产品不同，HYPER 6的散热器和风扇是分离包装的，使用前需要用户自己安装风扇。

由于AMD的K7处理器几乎已经走到了尽头，所以各大厂家最近几乎都没有针对Athlon XP推出新的散热器产品，而面向P4和K8平台的新散热产品则是数不胜数。HYPER 6也不例外，而且同时兼容上述二平台，颇有王者通吃的气度。照例先来看看技术细节： AMD K8 (socket 754/940) 处理器平台 Intel P4 (socket 478) 散热器尺寸96x82x120毫米 散热器材料 6 热管+ 100% 铜鳍片和底座 风扇尺寸80x80x25毫米 风扇转速1800 ~ 3000 rpm 风扇寿命40000小时 轴承类型来福轴承 额定电压 6 ~ 12V

噪音值21 ~ 34 dB(A) 风扇接头4针（电源输入），3针（转速检测） 重量750克（含风扇） 适合所有频率的P4和K8处理器 包装内除了散热器和风扇，还有各种扣具、螺丝和导热膏，以及酷冷至尊经典的两用调速器，既可以放在机箱前面板软驱口，也可以放在后面板插槽挡板处。 HYPER 6采用了侧面吹风的散热方式，因此密集的鳍片均为水平排列，而且为了保证气流不会散逸，顶部和两个侧面还安装了铝片作为风罩。风罩侧面预留的螺丝孔可以安装80毫米风扇，而且需要的话还可以安装一抽一吹双风扇。这种散热设计令人想起了Aero Cool去年底推出的HT-101（见下图二），与HYPER 6不同的是，HT-101的散热片体积稍

热管技术的原理应用与发展

热管技术的原理应用与发展 马永昌 荣信电力电子股份有限公司，辽宁鞍山高新区科技路108号，114051， picc33@https://www.wendangku.net/doc/fa10009704.html, Heat Pipe Technology Application and Development Ma Y ong-chang Rongxin Power Electronic Co., Ltd., China No.108 keji Road,High-Tech Zone,Anshan City, PR China,114051, picc33@https://www.wendangku.net/doc/fa10009704.html, ABSTRACT: Heat pipe technology is a heat conduction innovation emerged in 1960s, of which the heat conduction capability is superior to all other existing metal. Heat pipe plays very important role in heat sink manufacturing industry. In this paper, the working principle, characteristic, category, compatibility, workmanship and application of heat pipe is introduced. KEY WORD: heat pipe technology, pipe shell, pipe core, Refrigerant 摘要：热管技术是20世纪60年代出现的一种传热新技术，其导热能力超过任何已知金属的导热能力，在散热器制造行业占有重要的地位，本文从热管的基本原理、特性、类别、相容性、热管的制造及加工工艺和热管的应用与发展等几个方面对热管技术作一简要的阐述。 关键词：热管技术、管壳、管芯、工质 0.引言 热管传热利用了热传导原理与致冷介质的快速热传递性质，通过热管将发热物体的热量迅速传递到热源外。采用热管技术使得散热器即便采用低转速、低风量电机，甚至不需风机，完全采用自冷方式，同样可以得到满意的散热效果，使得困扰风冷散热的噪音问题以及大功率电力模块散热问题得到良好解决，开辟了散热行业的新天地。 1.热管的基本工作原理 1.1工作原理 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。热传递有三种方式：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。热管一端为蒸发段（简称热端），另外一端为冷凝段（简称冷端），当热管蒸发段受热时，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。 1.2组成与工作过程 典型的热管由管壳、吸液芯和端盖组成，将管内抽成1．3×(10-1－－－10-4)Pa的负压后充以适量的工作液体，使紧贴管内壁毛细多孔材料中的吸液芯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细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

热管技术的原理

热管技术的原理、应用与发展 引言 传统散热方式主要是空气冷却、强制风冷散热以及水冷散热。 (1) 空气冷却 也称自然冷却，一般是将电子元器件的发热核心部位与型材散热器相接触，通过空气的自然对流方式将热传导出来。其优点是结构简单、安装方便、成本低廉。缺点是散热功率低。 (2)风冷散热 这是目前最普遍的散热方式，一般是将电力电子元器件的发热核心部位与散热器相接触将热传导出来，然后再通过风扇转动，来加强空气的流动，通过强制对流的方式将散热片上的热传至周围的环境。 优点：结构简单，价格低廉，安全可靠，技术成熟。 缺点：降温的效果有限，不能达到令人满意的程度，并且具有噪音，风扇的使用寿命也有限制。 (3) 水冷散热 其原理是利用水泵驱动水流经过热源，进行吸热传递。 优点：水冷散热效率高，热传导率为传统风冷方式的20倍以上，可以解决几百至数千瓦的散热问题，是风冷效果所不能比拟的。因为即使是散热效率最高的涡轮风扇风冷散热，其温度比水冷散热也要高大约10℃；相比于风冷散热，水冷散热因为没有风扇，所以不会产生振动现象，也无风冷散热的高噪音。 缺点：需要良好的通风环境，并且体积大，安装和维护不方便，容易滴漏、安全性不高，价格一般也相对较高。 (4) 热管散热 热管是一种具有极高导热性能的新型传热元件，它通过在全封闭真空管内的液体的蒸发与凝结来传递热量，它利用毛吸作用等流体原理，起到良好的制冷效果。具有极高的导热性、良好的等温性、冷热两侧的传热面积可任意改变、可远距离传热、温度可控制等特点。将热管散热器的基板与晶闸管、igbt、igct等大功率电力电子器件的管芯紧密接触，可直接将管芯的热量快速导出。通过对上述几种散热方式的分析，我们不难看出，热管散热相对于其他几种传统散热方式存在以下的优势： ●热管散热技术具有散热效果好，热阻相对小，使用寿命长，传热快的优点。热管的热导系数是普通金属的100倍以上； ●传热方向可逆，不管任何一端都能成为蒸发端和冷凝端； ●优良的热响应性。热管内汽化的蒸汽能以接近音速的速度传输，从而有效的提高了导热效果； ●结构简单紧凑，重量轻，体积小，维护方便； ●无功耗、无噪音、符合工业“绿色”的要求； ●可以在无重力场的环境下使用。

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： (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； (2)液体在蒸发段内的（液－－汽）分界面上蒸发； (3)蒸汽腔内的蒸汽从蒸发段流到冷凝段； (4)蒸汽在冷凝段内的汽．液分界面上凝结： (5)热量从（汽－－液）分界面通过吸液芯、液体和管壁传给冷源： (6)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。

散热技术之热管技术简介

热管技术 3、热管散热技术 热管是一种具有极高导热性能的传热元件，导热能力比普通金属高几百倍。据相关资料表明，高质量热管的传热效率是铜的1490倍，传递速度可达30m/s，远远高于世界上任何导热金属和传热技术，能到达瞬时传热的效果。 其实热管技术并不是近年才出现的新技术。它的历史可追溯到上世纪40年代，为了满足二次世界大战的需要，美国通用发电机工程师Gaugler就提出了类似于热管的设计方案，并在1944年取得了专利。到了1963年，第一根真正的热管被科学家George M．Grover 在美国加里佛尼亚大学的Los Alamos实验室制造出来。笔者有幸看到了当年第一根热管的设计笔记，但由于字迹潦草，具体内容还请有兴趣的读者自己研究。 热管技术应用广泛，在航空航天、铁路交通、取暖保温中有大规模的使用。而被引入IT硬件领域，还是上世纪90年代末，最早奔腾2笔记本电脑中出现了热管。使用目的是为了在压缩体积的条件下取得优秀的散热效果。 随着硬件发热量的提高，现有的传统风冷散热技术已经不能满足散热需求。于是出现了液冷、半导体制冷、压缩机制冷等散热方式，但由于安全性、稳定性与成本过高等问题无法普及应用。所以热管这种技术成熟，成本相对较低的技术就被越来越多的台式机散热器采用。 热管的工作原理与特点

热管的基本原理与空调等相变制冷类似，也可以说是一个微缩的相变制冷系统。它是利用高导热性液体相变时吸热蒸发、放热凝结的特性，将热量快速的从吸热端转移到散热端。 从原理示意图上我们可以看出，热管内部液体由于在吸热端受热而气化（按红色箭头的走向），蒸腾到散热端放热后液化（按蓝色箭头走向），最后回流到吸热端这一个循环过程。这个循环过程是在密闭的金属管体中进行的，不会有液体外漏的不稳定现象，而且热管体积也可控制，适合多种用途。 如果把热管剖开看，我们可以把热管分成管壳、吸液芯和蒸汽通道三个部分：管壳由于必须承受热管内部的真空高压，并且还必须更小的热阻，因此对管材的材料和制造工艺有很高的要求。目前广泛采用的是炭钢、铝、铜、不锈钢、钛等。吸液芯是一种多孔材质，它紧贴于热管内壁，利用液体的表面张力从凝结段将液体送回到蒸发段。吸液芯的材质主要是由金属网、泡沫材料、毛毡、纤维等多孔物质组成。热管的中间部分作为蒸汽传输通道。作为内部液体，一般选择与吸液芯有良好的相容性，并且导热性、稳定性、汽化性、安全性高的液态介质。目前PC热管散热器中主要使用的是铜-丙酮或铜-水组合。 由于热管中需要通道流动液体与气体，因此在使用中非常忌讳弯曲。有技术文档显示，热管每做一个180度的弯曲，就会降低大约37％的热传递效能。而在实际应用中，热管不可能不弯曲，为了保证不降低热传递性能，只能以增加热管数量来弥补。因此当前采用热管的CPU 散热器，都配备至少两根热管，最多甚至有12根热管。

基于LED应用的平板热管散热器的数值研究

基于LED应用的平板热管散热器的数值研究 摘要：本文提出了一种应用于室外led的新型平板热管散热器。为了证明平板热管散热器在高功率led散热方面的优势，利用商业软件star-cd对其的散热情况进行了数值模拟，并与相同结构的铝制散热器以及热板-铝翅片散热器进行比较。并通过对初始模型的底板热源布置方式及外部结构进行调整，得出了一款结构优化并符合led散热要求的平板热管散热器。 abstract： this paper presents a new outdoor led-based flat heat pipe radiator. in order to prove its advantage in efficient heat dissipation， its heat dissipation capacity is simulated by star-cd commercial software， compared with the same structure of the aluminum radiator and the hot plate-finned aluminum radiator. and the layout and external structure of baseboard heat source of initial model is adjusted， and the structure is optimized and it is suitable for the led heat dissipation. 关键词：平板热管；散热；数值模拟 key words： flat heat pipe；heat transfer；numerical simulation 中图分类号：tu832.2+3 文献标识码：a 文章编号：1006-4311（2013）23-0061-02 0 引言

热管散热器挑战处理器散热极限

热管散热器挑战处理器散热极限

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６热管散热器:挑战处理器散热极限 类型:编译作者: 日期:20０4-04－22 09:49:18 一个月前，作为散热产品领导厂商之一的酷冷至尊,再次祭出利器——发布了令人惊讶的CPＵ散热器HＹPEＲ６(KHC-V８1)。“纯铜＋热管”是很早就被高档散热器采用的技术,有许多经典产品比如Ｔhｅrｍaｌright SP-９7等都使用了3根热管。而这一次，HＹＰＥR 6名副其实地拥有6根热管，将“纯铜+热管”散热器再次推向新的巅峰! 这个巨兽般散热器的包装盒也比一般产品要大很多，几乎相当于一个标准AＴＸ电源的体积。而且与其它出厂就是一体化的产品不同,HYPＥR 6的散热器和风扇是分离包装的,使用前需要用户自己安装风扇。

由于AＭD的K7处理器几乎已经走到了尽头,所以各大厂家最近几乎都没有针对Athｌon ＸＰ推出新的散热器产品，而面向P4和K8平台的新散热产品则是数不胜数。ＨYＰE Ｒ6也不例外，而且同时兼容上述二平台，颇有王者通吃的气度。照例先来看看技术细节: AＭＤK8 (socｋeｔ７5４／94０) 处理器平台 Intel P4 (sｏcket ４78) 散热器尺寸9６x82x120毫米 散热器材料 6 热管＋100％铜鳍片和底座 风扇尺寸80ｘ８0x25毫米 风扇转速18０0 ~ 3000 rｐm 风扇寿命40００0小时 轴承类型来福轴承 额定电压６~ 12V

噪音值２1～34dB(A） 风扇接头4针(电源输入)，3针（转速检测） 重量750克(含风扇） 适合所有频率的P4和Ｋ8处理器 包装内除了散热器和风扇，还有各种扣具、螺丝和导热膏，以及酷冷至尊经典的两用调速器，既可以放在机箱前面板软驱口，也可以放在后面板插槽挡板处。 HYＰEＲ6采用了侧面吹风的散热方式,因此密集的鳍片均为水平排列,而且为了保证气流不会散逸,顶部和两个侧面还安装了铝片作为风罩。风罩侧面预留的螺丝孔可以安装80毫米风扇,而且需要的话还可以安装一抽一吹双风扇。这种散热设计令人想起了Ａero Coｏl去年底推出的HT－1０1（见下图二),与HYＰＥＲ6不同的是,HT-10１的散热片体积稍小,热管为3根“Ｕ”形管，风罩也是透明塑料制成。

热管技术-管芯的构造型式

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： (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； (2)液体在蒸发段内的（液－－汽）分界面上蒸发； (3)蒸汽腔内的蒸汽从蒸发段流到冷凝段； (4)蒸汽在冷凝段内的汽．液分界面上凝结： (5)热量从（汽－－液）分界面通过吸液芯、液体和管壁传给冷源： (6)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。 热管的基本特性 热管是依靠自身内部工作液体相变来实现传热的传热元件，具有以下基本特性。 (3)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。与银、铜、铝等金属相比，单位重量的热管可多传递几个数量级的热量。当然，高导热性也是相对而言的，温差总是存在的，可能违反热力学第二定律，并且热管的传热能力受到各种因素的限制，存在着一些传热极限；热管的轴向导热性很强，径向并无太大的改善(径向热管除外)。 (2)优良的等温性热管内腔的蒸汽是处于饱和状态，饱和蒸汽的压力决定于饱和温度，饱和蒸汽从蒸发段流向冷凝段所产生的压降很小，根据热力学中的方程式可知，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，即以较小的加热面积输入热量，而以较大的冷却面积输出热量，或者热管可以较大的传热面积输入热量，而以较小的冷却面积输出热量，这样即可以改变热流密度，解决一些其他方法难以解决的传

热管利用技术

热管利用技术 代课老师：胡广涛 学生姓名：赵岩 学生学号：1005300151 学生专业：热能与动力工程

1 引言 传统散热方式主要是空气冷却、强制风冷散热以及水冷散热。 （1）空气冷却 也称自然冷却，一般是将电子元器件的发热核心部位与型材散热器相接触，通空气的自然对流方式将热传导出来。其优点是结构简单、安装方便、成本低廉。缺点是散热功率低 （2）风冷散热 这传导出来，然后再通过风扇转动，来加强空气的流动，通过强制对流的方式将散热片上的热传至周围的环境。 优点：结构简单，价格低廉，安全可靠，技术成熟。 缺点：降温的效果有限，不能达到令人满意的程度，并且具有噪音，风扇的使用寿命也有限制。 （3）水冷散热 其原理是利用水泵驱动水流经过热源，进行吸热传递。 优点：水冷散热效率高，热传导率为传统风冷方式的20倍以上，可以解决几百至数千瓦的散热问题，是风冷效果所不能比拟的。因为即使是散热效率最高的涡轮风扇风冷散热，其温度比水冷散热也要高大约10℃；相比于风冷散热，水冷散热因为没有风扇，所以不会产生振动现象，也无风冷散热的高噪音。 缺点：需要良好的通风环境，并且体积大，安装和维护不方便，容易滴漏、安全性不高，价格一般也相对较高。 (4) 热管散热 热管是一种具有极高导热性能的新型传热元件，它通过在全封闭真空管内的液体的蒸发与凝结来传递热量，它利用毛吸作用等流体原理，起到良好的制冷效果。具有极高的导热性、良好的等温性、冷热两侧的传热面积可任意改变、可远距离传热、温度可控制等特点。将热管散热器的基板与晶闸管、igbt、igct 等大功率电力电子器件的管芯紧密接触，可直接将管芯的热量快速导出。 通过对上述几种散热方式的分析，我们不难看出，热管散热相对于其他几种传统散热方式存在以下的优势： ●热管散热技术具有散热效果好，热阻相对小，使用寿命长，传热快的优点。热管的热导系数是普通金属的100倍以上； ●传热方向可逆，不管任何一端都能成为蒸发端和冷凝端； ●优良的热响应性。热管内汽化的蒸汽能以接近音速的速度传输，从而有效的提高了导热效果； ●结构简单紧凑，重量轻，体积小，维护方便； ●无功耗、无噪音、符合工业“绿色”的要求； ●可以在无重力场的环境下使用。 综上所述：热管传热利用热传导原理与致冷介质的快速热传递性质，通过热管将发热物体的热量迅速传递到热源以外。采用热管技术使得散热器即便采用低转速、低风量电机，甚至不需风机，完全采用自冷方式，同样可以得到满意的散热