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米乐体育app网页登录|详解热管工作原理及其分类特性

发布时间:2022-06-11 00:00:06人气:
本文摘要:热管是一种新型的高效热传导器件。

热管是一种新型的高效热传导器件。具备导热性能低、结构非常简单、工作可信、温度均匀分布与等温性等特点。可普遍用作电子设备、高密度装配器件、低功率密度元器件的热传导和热控制等。一、热管工作原理图1右图是一种典型的热管原理图,它是一个被抽成真空的容器(圆形管子或其他形状)。

热管一般区分为三部分:即冷却段、热力学段和冷凝段。在容器的内壁上另设与内壁形状相符的毛细管心,液相工质充满著整个管心。

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当工质在冷却段加热后开始冷却,蒸汽带着汽化潜热被输送到另一端冷凝,并释放出汽化潜热,然后靠毛细泵力的起到使冷凝液回到到冷却段已完成一个循环。利用这种方法,把热能高效率地从一端传至另一端。图1热管的工作原理:在热管并未工作前,工质的液面与管心斯拉瓦。当痉挛元件与冷却段认识后,之后将热量传授给管壁、管心和工质;工质加热后吸取汽化潜热变成蒸汽,冷却段的蒸汽压力低于冷凝段,因此两端构成压力差,该压差驱动蒸汽从冷却段到冷凝段。

蒸汽在冷凝段冷凝时释放出汽化潜热,通过管心、管壁传遍热管的散热器。由于冷却的原因,在冷却段的工质液面转入管心的毛细孔内构成弯月面,在这里构成毛细泵力,将冷凝液放返回冷却段,已完成一个工作循环。只要工质的流动不中断和确保充足的毛细泵力,热管可长年地工作。

二、热管的特性与分类1热管的特性由于热管是高效的热传导器件,它具备以下一些特性。(1)热传导能力强劲由于热管的热传导主要依赖工作液(不含液态金属)的热力学吸取和获释大量的汽化潜热和高速蒸汽流动的热传导。而用作热管的多数工作液体(或液体金属)的汽化潜热都相当大,故不必须很多的蒸汽量就能拿走大量的热量。(2)等温性好热管表面温度产于各不相同蒸汽的温度产于、热力学时的温差以及管壁与毛细心温差等。

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蒸汽正处于饱和状态时,蒸汽流动和热力学时的温差较小,而管壁和毛细心皆较薄,因此,热管的表面温度梯度较小,当热流密度很低时,可超过很高的等温表面。热管的当量导电系数越大,其等温性就越少。其当量导电系数可以是完全相同材料的几十倍,甚至几百倍。

(3)具备热流密度可转换的能力由于热管中冷却和冷凝的空间是分离的,因此可以构建热流密度的转换,在冷却段能用低热流密度输出,而在冷凝段可以用较低热流密度输入,反之也可以。这种转换比例可以在较小的范围内展开掌控。(4)具备恒温特性当热管内充以一定比例的惰性气体时,可以通过转变冷凝段的风扇面积来适应环境传热量的变化,超过使冷却段热源温度恒定在某一特定温度的恒温目的。(5)具备热二极管和热电源的特性2热管的分类1)根据热管的工作温度范围分类(1)浅冷管工作温度范围为-170~-70℃的热管称作浅冷管,其工作介质(工作液)可使用显化学元素物质(如氦、氩、氮、氧等)或化合物(如氟利昂、乙烷等)。

(2)低温热管工作温度范围为-70~270℃。其工作介质可搭配水、丙酮、氨、氟利昂、酒精及其他有机物。(3)中燥管工作温度范围为270~470℃。

其工作介质可搭配导电姆(联苯-苯醚共计溶体)、水银、铯或硫等。(4)高温热管工作温度在500℃以上的热管。

其工作介质可搭配钠、钾、锂、铅、银及其他低沸点的液态金属。2)根据热管内冷凝液的转往方式分类(1)重力辅助热管冷凝液依赖自身重力转往到冷却段的热管。(2)毛细吸液心热管由多孔性的毛细吸液心产生的毛细作用力,将冷凝液抽吸返冷却段的热管。

(3)转动热管旋转体内部为一个锥形的密封腔,内壁不装管心,冷却段的内径小于冷凝段的内径,当高速旋转时,利用离心力使工作液沿壁面的分量,把冷凝液送来返回冷却段。由于离心力的分量较小,流动阻力小,因此,这种热管的热传导能力相当大。(4)电渗入流动力热管电渗入东流是一种电动力现象,有所不同表面对离子的吸取有所不同,因此,在液体与毛细心液体表面的交界处经常出现电荷积累,构成正负忽略的电荷层,若特一个电场,两层电荷就经常出现相对运动,因为毛细心壁面是相同的,因此,电荷随液体上的比较毛细壁面运动,这种运动就称作电渗入。电渗入热管就是利用电渗入流抽吸液体,协助毛细抽吸,从而提升了热管的毛细缩,这种热管的管心及工作液必须使用低电阻材料。

3.按热管的用于掌控类型分类(1)充气热管当热管不存在非凝气体时,对冷凝段的性能有显著的影响,利用这一性能来掌控冷凝段热流量,图2(a)是由工作液的蒸汽压力来展开掌控的。(2)过量液体热管此类热管是利用过量工作液体水淹冷凝段展开掌控的。

由图2(b)可见,蒸汽温度减少,使波纹管发售掌控液体,被迫过量液体阻塞部分冷凝段,从而使热导增加。图2(3)蒸汽流量调节热管蒸汽流量调节热管是利用掌控流到热力学段的蒸汽流量来展开掌控的。

若冷却段的热源温度增高或热输出减少,蒸汽压力和温度随之提升;当蒸汽流到节流阀时流量增大了一个数量级,造成温度和压力上升,使冷凝段的热导量变化较小,维持在预期的状态(闻图2(c))。可见节流阀能起着掌控冷凝段性能的起到。

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(4)星型导热管热管的总热导由冷却段、冷凝段和热力学段三部分热导构成。若以某种方式转变其中任何一种热导,而使总热导转变的热管,才可称作星型导热管。①转变热导的方法有:②掌控回到冷却段的冷凝液,使冷却段局部干枯,热导增加;③转变蒸汽流动的地下通道,使蒸汽东流的热阻减少(相等于热流量减少);在冷凝段内填充惰性气体,如氮、氦、氩等。当热管启动后,蒸汽流将惰性气体驱向冷凝段,由于惰性气体不热传导,因此相等于增加了部分冷凝面积,从而使热导减少。

图3中的(a)、(b)、(c)、(d)、(e)为各种高效率热管的示意图。由图可见,各种星型导热管皆以转变蒸汽与惰性气体分界面的方位,超过转变冷凝段的有效地冷凝面积的目的,构建热管的恒定热流起到。


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