热管内部结构大揭秘

热管内部结构大揭秘

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。现在常见于cpu的散热器上。电脑散热器

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来看（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

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

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。

热管换热过程

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。