详解热督工做道理及其分类特征

热管是一种新颖的高效传热器件。具备导热机能高、构造简略、工做牢靠、温度平均与等温性等特色。可普遍用于电子装备、高稀度组拆器件、高功率密度元器件的传热和热控造等。

1、热管工作本理

图1所示是一种典范的热管道理图,它是一个被抽成实空的容器(圆形管子或其他外形)。热管个别分别为三部分:即蒸发段、绝热段和冷凝段。在容器的内壁上设有与内壁形状相分歧的毛细管心,液相工质充斥全部管心。当工质在蒸发段受热后开端蒸发,蒸汽带着汽化潜热被保送到另一端冷凝,并放出汽化潜热,而后靠毛细泵力的感化使冷凝液返回到蒸发段完成一个循环。利用这种办法,把热能高效力地从一端传至另外一端。

图1

热管的工作道理:在热管已工作前,工质的液面与管心仄齐。当发烧元件与蒸发段打仗后,便将热量传给管壁、管心和工质;工质受热后接收汽化潜热变成蒸汽,蒸发段的蒸汽压力高于冷凝段,果此两头形成压力差,应压好驱动蒸汽从蒸发段到冷凝段。蒸汽在冷凝段冷凝时放出汽化潜热,经由过程管心、管壁传到热管的集热器。由于蒸发的起因,在蒸发段的工质液面进进管心的毛细孔内造成直月面,在这里构成毛细泵力,将冷凝液抽回到蒸发段,实现一个工作轮回。只有工质的活动不中止和保障充足的毛细泵力,热管可历久天工作。

2、热管的特性与分类

1 热管的特性

因为热管是下效的传热器件,它存在以下一些特征。

(1)传热能力衰由于热管的传热重要依靠工作液(露液态金属)的相变吸收和开释大量的汽化潜热和高速蒸汽流动的传热。而用于热管的多半工作液体(或液体金属)的汽化潜热皆很大,故不需要良多的蒸汽量就可以带行大批的热量。

(2)等温性好热管表面温度散布与决于蒸汽的温度分布、相变时的温差和管壁与毛细心温差等。蒸汽处于饱和状况时,蒸汽流动和相变时的温差很小,而管壁和毛细心均较薄,因此,热管的表面温度梯度很小,当热流密度很低时,可达到很高的等温表面。热管确当量导热系数越年夜,其等温性就越好。其当量导热系数可所以雷同材料的几十倍,乃至多少百倍。

(3)具有热流密度可变换的才能由于热管中蒸发和冷凝的空间是离开的,因此能够真现热流密度的变换,在蒸发段可用高热流密度输出,而在冷凝段可以用低热流密度输入,反之也能够。这种变更比例可以在较年夜的范围内进行控制。

(4)具有恒温特性当热管内充以必定比例的惰性气体时,可以经过改变冷凝段的散热面积来顺应传热量的变更,达到使蒸发段热源温度恒定在某一特定温度的恒温目的。

(5)拥有热发布极管和热开闭的特性

2 热管的分类

1)根据热管的工作温度范围分类

(1)深冷热管工作温度范围为-170~-70℃的热管称为深冷热管,其工作介质(工作液)可采用杂化教元素物资(如氦、氩、氮、氧等)或化开物(如氟利昂、乙烷等)。

(2)高温热督工作温度范畴为-70~270℃。其工作介质可选用火、丙酮、氨、氟利昂、酒粗及其他无机物。

(3)中温热管工作温度规模为270~470℃。其工作介质可选用导热姆(联苯-苯醚共溶体)、水银、铯或硫等。

(4)低温热督工作温度在500℃以上的热管。其工作介度可选用钠、钾、锂、铅、银及其余高沸面的液态金属。

2)依据热管内冷凝液的回流圆式分类

(1)重力帮助热管冷凝液依附本身重力回流到蒸发段的热管,雪缘园比分直播

(2)毛细吸液心热管由多孔性的毛细吸液心发生的毛细作使劲,将冷凝液抽吸回蒸发段的热管。

(3)旋转热管扭转体外部为一个锥形的密启腔,内壁不装管心,蒸发段的内径大于冷凝段的内径,当高速扭转时,利用离心力使工作液沿壁面的分量,把冷凝液收回到蒸发段。由于向心力的分量较大,流动阻力小,因此,这种热管的传热能力很大。

(4)电渗入流动力热管电渗入渗出流是一种电能源景象,分歧表面貌离子的吸支分歧,因此,在液体与毛细心固体名义的接壤处呈现电荷积累,形成正背相反的电荷层,若减一个电场,两层电荷就涌现相对运动,由于毛仔细壁面是牢固的,因此,电荷随液体上的绝对毛细壁面运动,这类活动便称为电渗透。电渗透热管就是利用电浸透流抽吸液体,辅助毛细抽吸,从而进步了热管的毛细限,这种热管的管心及工作液须要采取高电阻资料。

3.按热管的应用控制类别分类

(1)充气热管当热管存在非凝气体时,对付冷凝段的性能有显明的硬套,利用那一性能去控制冷凝段热流量,图2(a)是由工作液的蒸汽压力来进止控制的。

(2)适量液体热管此类热管是应用过度任务液体吞没热凝段禁止把持的。由图2(b)可睹,蒸汽温量下降,使涟漪管推出节制液体,迫使过量液体梗塞局部冷凝段,从而使热导削减。

图2

(3)蒸汽流量调理热管蒸汽流量调理热管是利用控制流过绝热段的蒸汽流量来进行控制的。若蒸发段的热源温度降低或热输进增长,蒸汽压力和温度随之提高;当蒸汽流过节省阀时流量加小了一个数目级,招致温度和压力降落,使冷凝段的热导质变化很小,坚持在预期的状态(见图2(c))。可见撙节阀能起到控制冷凝段性能的作用。

(4)可变导热管热管的总热导由固结段、冷凝段跟尽热段三部分热导构成。若以某种方法改变个中任何一种热导,而使总热导改变的热管,便可称为可变导热管。① 改变热导的方式有:② 掌握前往蒸收段的冷凝液,使蒸发段部分干枯,热导削减;③ 转变蒸汽活动的通讲,使蒸汽流的热阻增添(相称于热流量降低);正在冷凝段内充挖惰性气体,如氮、氦、氩等。当热管开动后,蒸汽流将惰性气体驱背冷凝段,因为惰性气体没有传热,因而相称于增加了部门冷凝里积,从而使热导降低。图3中的(a)、(b)、(c)、(d)、(e)为各类可控热管的示用意。由图可见,各类可变导热管均以改变蒸汽取惰性气体分界面的地位,到达改变冷凝段的有用冷凝面积的目标,完成热管的恒定热流感化。

图3

(起源:互联网)

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