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热管(heat pipe)的散热器原理说明

来源:鳍片散热器_铲齿散热器_水冷板_热管_均热板-东莞市同创电子科技有限公司      时间:2024-01-13 10:54:45

铜管又称为热管heat pipe,热管是利用液体变为气体时吸收热能和气体变成液体时释放的热能的现象,能够相对较快地将热量从一个位置传递到另一个位置的散热组件。

由于液体(称为工作流体)密封在金属管内,无需使用外部电源即可运行,因此热管具有较长的使用寿命。一般来说,当热源头和输送目的位置之间的温差很小时,散热

件和设备的效率不是很高,但即使在这种情况下,热管也可以表现得相对较好。它们的导热性(易于传热)可以比铜或银高一个数量级,铜或银已经以其高导热性而闻名,

至可以超过所有材料中导热率最高的石墨烯。


铜管导热示意图

热管由铜、铝或其他具有高导热性的金属制成的金属管构成,内部密封着少量称为工作流体(例如纯水)的液体和毛细管结构(芯)。内部产生真空,以密封工作流体及其蒸汽,并促进汽化和冷凝过程。

当热管的一端与热源接触时,其工作流体蒸发,吸收过程中的潜热,产生的蒸汽移动到管道的较低温度部分。温度相对较低的区域的工作流体冷凝,释放热量,并恢复液体形式。这是热量从高温区域携带(即传递)到低温区域的机制。这种凝结成液体形式的工作流体通过毛细管作用过程通过灯芯返回热源。这种工作流体的汽化、液化和转移循环发生得非常迅速和连续。该系统既不需要电力,也不需要维护,不会产生运营成本,并且可以长时间运行。

导热介质的说明

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铜管中导热流体的随着适用环境的不同,会有差异。


水(纯水)


电子设备热管中最常用的工作流体


工作温度范围:室温高达约200°C(不能在温度达到0°C或更低的环境中使用)


乙醇


可在会冻结水的温度下使用


工作温度范围:约 -10°C 至 100°C 以上



(仅)可在不能用水的高温下使用


工作温度范围:约 200°C 至 400°C


管道材料的变化


铜管


铜管在制造过程中容易弯曲和压扁


易于获得各种尺寸的产品




铝管


重量轻,因为铝本身比铜轻


在制造过程中比铜更容易加工




不锈钢管


可与萘工作液一起使用


由于比铜和铝重,在制造中略难加工

热管的究极形态均热板


热管和均热板使用相同的基本工作原理运行,并且具有相似的导热性,但是热管的金属管成分使它们有点难以在狭小的空间内集成,并且它们的重量使其不适合需要尽可能轻的电子设备。这就是均热板的优势所在。它们重量轻,厚度小于1mm,可以非常薄。


均热板是由金属制成的薄片状散热组件。它们具有非常高的导热性,其工作原理与热管相同。通常,采用网格的均热板具有内部包含的细毛细管结构(芯芯),其中充满了纯水等工作流体。另一方面,同创均热板的内部毛细管结构的特点是通过使用蚀刻技术使形状变得非常精细和精确。当均热板的一端与热源接触时,其工作流体蒸发,吸收过程中的潜热,产生的蒸汽移动到较低的温度区域,在那里释放热量并恢复为液体形式。这种工作流体通过毛细管作用过程通过灯芯返回热源。这个周期非常短且连续,不需要外部电源。



均热板


均热板

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