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热管原理及其应用

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热管原理及其应用


热管技术是1963年美国洛斯阿拉莫斯(Los Alamos)国家实验室的乔治格罗佛(George 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相变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。热管的传热速度和传热量是同体积金属的几百倍。

热管在上世纪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。当时的热管受到制作工艺和成本上的限制,没有广泛应用在工业领域以外,直到计算机高速发展,散热问题受到关注而且热管的价格也很低廉,人们才开始使用这一技术。热管

原理

在加热热管的蒸发段,管芯内的工作液体受热蒸发,并带走热量,该热量为工作液体的蒸发潜热,蒸汽从中心通道流向热管的冷凝段,凝结成液体,同时放出潜热,在毛细力的作用下,液体回流到蒸发段。这样,就完成了一个闭合循环,从而将大量的热量从加热段传到散热段。

当加热段在下,冷却段在上,热管呈竖直放置时,工作液体的回流靠重力足可满足,无须毛细结构的管芯,这种不具有多孔体管芯的热管被称为热虹吸管。热虹吸管结构简单,工程上广泛应用。

特点

Ú  良好的导热性  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。

Ú  优良的等温性  热管内腔的蒸汽是处于饱和状态,饱和蒸汽的压力取决于饱和温度,饱和蒸汽从蒸发段流向冷凝段所产生的压降很小,由热力学Clausuis-Clapeyron方程式可知,温降亦很小,因而热管具有优良的等温性。

Ú  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....


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