熱導(dǎo)管是一種新型的傳熱技術(shù)。
介紹
(或稱熱管)系一種具有快速均溫特性的特殊材料,其中空的金屬管體,使其具有質(zhì)輕的特點,而其快速均溫的特性,則使其具有優(yōu)異的熱超導(dǎo)性能;熱管的運用范圍相當(dāng)廣泛,最早期運用於航太領(lǐng)域,現(xiàn)早已普及運用於各式熱交換器、冷卻器、天然地?zé)嵋谩龋瑩?dān)任起快速熱傳導(dǎo)的角色,更是現(xiàn)今電子產(chǎn)品散熱裝置中最普遍高效的導(dǎo)熱(非散熱)元件。
工作原理
熱導(dǎo)管基本上是一內(nèi)含作動流體之封閉腔體,藉由腔體內(nèi)作動流體持續(xù)循環(huán)的液汽二相變化,及汽&液流體於吸熱端及放熱端間汽往液返的對流,使腔體表面呈現(xiàn)快速均溫的特性而達(dá)到傳熱的目的;
其作動機制為,液相作動流體於吸熱端蒸發(fā)成汽相,此一瞬間在腔體內(nèi)產(chǎn)生局部高壓,驅(qū)使汽相作動流體高速流向放熱端,汽相作動流體於放熱端凝結(jié)成液相後,藉由重力/毛細(xì)力/離心力…回流至吸熱端,循環(huán)作動。由此可知,熱導(dǎo)管作動時,氣流系由氣壓壓力差驅(qū)動,液流則須依使用時之作動狀態(tài),采用或設(shè)計適合的回流驅(qū)動力。
熱導(dǎo)管理想作動時,作動流體處于液&汽兩相共存的狀態(tài),兩相無溫差,亦即整個腔體內(nèi)均處於均溫狀態(tài),此時雖然有熱能進出此一腔體系統(tǒng),但吸熱端與放熱端卻是等溫,形成等溫?zé)醾鞯臒岢瑢?dǎo)現(xiàn)象。
管體結(jié)構(gòu)
熱導(dǎo)管須藉由管體結(jié)構(gòu)形成封閉腔體,管體既須具有承受內(nèi)外壓差的結(jié)構(gòu)功能,亦是熱傳入與傳出腔體的介質(zhì)材料,因此除演示用熱導(dǎo)管,會以玻璃材質(zhì)以展示其內(nèi)部作動現(xiàn)象外,其它實用熱導(dǎo)管之管體材料均為金屬。
運用於電子散熱業(yè)界的小型熱導(dǎo)管,其管體材質(zhì)大多為銅,亦有因重量考量而采用鋁管或鈦管。
不凝結(jié)氣體
熱導(dǎo)管中若存在作動流體以外的雜質(zhì)氣體(如空氣),因這些雜質(zhì)氣體并不參與蒸發(fā)-冷凝循環(huán),而被稱做不凝結(jié)氣體,不凝結(jié)氣體除了會造成啟動溫度升高外,在熱導(dǎo)管作動時,會被汽相作動流體壓縮至冷凝端,而占據(jù)一定的腔體空間,造成應(yīng)該均溫的管體,在有效作動段與不凝結(jié)氣體段有一顯著溫差,而嚴(yán)重影響其導(dǎo)熱效能;這些不凝結(jié)氣體可能來自于:
熱導(dǎo)管制程中抽真空不完全
管體隙縫空氣洩入
腔體不潔,與作動流體或管壁反應(yīng)產(chǎn)生
熱導(dǎo)管分類
熱導(dǎo)管有不同分類方式,通常有:
依液相回流方式:熱虹吸式、毛細(xì)式…
依工作溫度:
參考資料
Yunus A. Cengel,Heat Transfer:A Pratical Approach,紐約:McGraw-Hill
依日光編著,熱管技術(shù)理論實務(wù),臺南市復(fù)漢.2000
Amir Faghri, Heat Pipe Science and Technology, Taylor and Francis 1995
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