电子器件用热管散热器及其性能分析

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电子器件用热管散热器及其性能分析
Heat Pipe Radiator for Electronic Devices and Performance Analysis
华北电力大学 动力工程系范忠瑶 程友良 李欣
摘 要: 随着电子元件工作频率和集成度不断提高，其散热量也在急剧增加，传统散热器在散热能力上已很难满足要求，这将严重影响设备运行的稳定性。本文通过分析热管的工作原理，建立了将热管应用于散热器的传热模型，分析了热管散热器与传统散热器在散热能力和安装、布置、运行等方面上的优势，认为新型热管散热器具有很好的应用前景。

关键词: 电子器件 热管散热器 传热模型 传热微分方程
Abstract: As the working frequency and the integration degree of electronic devices keep increasing, their heat productivity
increases rapidly. The traditional radiator is hard to cool the device as required, and it will cause bad influence on the steady
of the device. Based on the analysis of heat tube working principle, this paper built the heat transfer model of heat tube radiators and analyzed the differences between traditional radiators and heat tube radiators in heat-sinking capability. The
advantages of heat tube radiators in heat-sinking capability, setting up, layout and operating are educed.
Key words: Electronic device Heat pipe radiator Heat transfer model Heat transfer differential equation

1 引言
随着电力电子元器件工作参数和集成度不断提高，其单位发热量急剧增加[1]：如目前二极管的额定值电压为2500 伏，电流为1600 安，而晶闸管参数已发展到超过2500和1 0 0 0 安，其热流密度或所要求的散热量常常达到50W/cm2，有时甚至高达200w/cm2[2]。传统的采用单相流体强制风冷的散热器在散热量、体积、重量等诸多方面已不能满足要求[ 3 ]，而采用热管技术的热管式散热器对各种电力电子设备或装置具有很强的适应性，其散热能力强，最高散热功率已可达200 Ｗ /cm2/[4]，且在结构形状和尺寸上设计更加灵活，相对于传统散热器具有很大优势。
2 热管技术
热管技术自从1 9 6 3 年出现以来逐渐在工业、农业、交通运输等方面得到了广泛的应用。不同的热管在结构上有很大的差异，但一般由管壳、吸收芯和工质三部分组成。工作时热管一端为蒸发端，另外一端为冷凝端。当热管一端受热时，毛细管中的液体迅速蒸发，蒸气在微小的压力差下流向另外一端，并且释放出热量，重新凝结成液体。液体再沿多孔材料靠毛细力的作用流回蒸发段，如此循环不止。应用这种方式可以用极快的速度将热量从热管的底部传导到热管的顶部，避免热量在发热部位堆积，将热量均匀散发各翅片上。

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