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热管散热器的特点及其在国内外应用情况
上海铁道大学(上海200331) 陶生桂
上海良导热管有限公司(上海201203) 董东甫
摘 要: 阐述了热管散热器的原理和特点, 将热管散热器与其他散热系统作了比较, 介绍了热管散热器在国内外的应用情况。
关键词: 热管散热器 特点 应用
收修改稿日期: 1999203203
几千年以来, 人们只知道银、铜、铝等金属是热和电的良导体, 还有没有比这些金属天然导热、导电性更好的材料和结构?1911年, 科学家发现当温度和磁场都小于一定数值时, 某些导电材料的电阻和体内磁感应都突然变为零。这一性质被称为对电的“超导性”, 具有超导性的材料叫超导体。本世纪中叶, 由于航天事业的需要(必须控制人造卫星上精密仪器的温度) , 科学家们努力探求热的“超导体”。1964年美国的Grover 及同事制造并测试了样件, 证实了其导热性大大超过了任何已知的金属, 并将这种装置命名为“热管”。
各种热管的导热能力与工作温度、安装方位等多种因素有关。一般情况下, 热管的有效导热性比银、铜大几百倍, 高温场合大几十万倍。可以说热管是目前当之无愧的热的超导体。
第一批热管于1967年成功地应用在人造卫星上。
从此时起, 所有发达国家都在进行热管的研究和推广应用工作, 热管的应用也从人造卫星、军用飞机、核反应堆等高、精特种范围扩展到一般工业、农业、交通运输等各个方面。
1 热管的结构、工作原理及特性
热管的结构是灵活多样的, 相互之间差别很大, 最简单而典型的热管结构如附图所示。这种热管是一个密闭的真空容器, 壳体内表面覆盖一层多孔毛细物, 叫吸液芯。吸液芯被液相的工作介质浸泡着, 壳体的材料依据工作温度和环境而定, 一般采用铜、钢或不锈钢管。吸芯可采用各种丝网或烧结的金属粉末结构。工作液体可选用液态氮、氦、水和钠、钾等。选用的依据是工作温度、管壳材料和液体的物理化学性能。热管的工作循环过程如下: (1) 在加热段, 液态介质由于吸收了热量而蒸发(因为管内处于真空状态, 所以内部液体的沸点比一般大气压下的沸点低得多, 蒸发快) ; (2) 蒸汽携带汽化潜热迅速流向放热段(也称冷凝段) ; (3) 蒸汽放出热量后又进入下一个循环。
从热管的结构和工作原理可以看出其主要特点。
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