热管技术概述1PPT课件

热管工作原理示意图热管技术是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致冷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。

目录基本简介热管技术以前被广泛应用在宇航、军工等行业，自从被引入散热器制造行业，使得人们改变了传统散热器的设计思路，摆脱了单纯依靠高风量电机来获得更好散热效果的单一散热模式，采用热管技术使得散热器即便采用低转速、低风量电机，同样可以得到满意效果，使得困扰风冷散热的噪音问题得到良好解决，开辟了散热行业新天地。

现在常见于cpu的散热器上。

从热力学的角度看，为什么热管会拥有如此良好的导热能力呢？物体的吸热、放热是相对的，凡是有温度差存在的时候，就必然出现热从高温处向低温处传递的现象。

从热传递的三种方式来看（辐射、对流、传导），其中热传导最快。

热管就是利用蒸发制冷，使得热管两端温度差很大，使热量快速传导。

一般热管由管壳、吸液芯和端盖组成。

热管内部是被抽成负压状态，充入适当的液体，这种液体沸点低，容易挥发。

管壁有吸液芯，其由毛细多孔材料构成。

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，热量由热管一端传至另外一端。

这种循环是快速进行的，热量可以被源源不断地传导开来。

基本工作典型的热管由管壳、吸液芯和端盖组成，将管内抽成1．3×(10负1－－－10负4)Pa的负压后充以适量的工作液体，使紧贴管内壁的吸液芯毛细多孔材料中充满液体后加以密封。

管的一端为蒸发段(加热段)，另一端为冷凝段(冷却段)，根据应用需要在两段中间可布置绝热段。

当热管的一端受热时毛纫芯中的液体蒸发汽化，蒸汽在微小的压差下流向另一端放出热量凝结成液体，液体再沿多孔材料靠毛细力的作用流回蒸发段。

热管heat tube1.简介定义：封闭的管壳中充以工作介质并利用介质的相变吸热和放热进行热交换的高效换热元件。

一般热管由管壳、吸液芯和端盖组成。

脉动热管（自激振荡热管）主要结构形式有开式循环振荡热管，开式不循环振荡热管，带单向阀闭式循环振荡热管和无阀闭式循环振荡热管四种，见图1。

无阀闭式自激振荡热管(close loopself-oscillating heat pipe without check valve, 简称：CLSOPHP)在实际研究中更受青睐。

2.原理它充分利用了热传导原理与致冷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。

热管就是利用蒸发制冷，使得热管两端温度差很大，使热量快速传导。

CLSOHP是一种不平衡热传输装置。

其工作原理可简述为:将管内抽成真空并充入部分工质后,由于管径足够小,管内将形成不均匀分布的汽柱和液柱.在蒸发端,工质吸热产生汽泡.气泡膨胀升压推动液柱和汽柱从蒸发段流向冷凝段,汽柱到冷凝段后遇冷收缩并破裂,被冷凝成液体.在压差推动下,冷却液体从冷凝段回流到蒸发段,从而实现热量从热端到冷端的传递.3.性能影响因素3.1因素1.管径2.充灌率:对于不同工质、运行参数和结构，其具体范围值略有不同。

低充灌率下有更多的气泡，自由度更大，但同时用于显热交换的液体质量减少。

高充灌量下只有少量气泡，引起的扰动更小，气泡泵效应减小，从而降低了装置的性能。

因此，存在一最佳充灌率。

3.工质的影响用于自激振荡热管的工质应具有下列特性：1)dP/dT 值要高：确保蒸发温度较小改变时，在产生的气泡内部其相应的饱和压力改变较大，这样将有助于装置的泵效应。

2)低的动力粘性：这将产生更低的剪切力。

3)低潜热：在给定显热是主要换热模式的事实下，低潜热有助于气泡迅速产生和破裂。

4)高比热：没有专门研究明显表明流体的比热对传热性能有影响。

这方面需要进一步研究。

第一章热管技术概述1、发展现状迄今为止，在众多的传热元件中，热管（heat pipe）是最有效的传热元件之一，它可以将大量热量通过很小的截面远距离地传输而无须辅助动力。

热管原理首先是由美国俄亥俄州通用发动机公司的R·S·Gauger与1944年在美国专利(N0.2350348)中提出的；1963年GMGrover在美国《应用物理》公开发表了一篇命名为“Heat Pipe”的学术论文；在1965年Cotter首次提出了比较完善的热管理论，为以后的热管理论研究奠定了基础；1967年第一根不锈钢——水热管首次被送入卫星轨道并运行成功；1969年前苏联与日本开始将热管表面通过物理办法缠绕翅片，并应用到控制恒温技术领域；1970年在美国已经开始出来商用热管，例如；横穿阿拉斯加输油管线永冻层就是用热管技术支撑的；1974年后，热管开始用于节约能源与新能源开发利用领域。

我国是70年代开展热管热管热性能研究以及热管在电子器件冷却和空间飞行器方面的应用研究。

80年代初我国的热管研究及开发的重点转向节能及能源的合理利用，相继开发了热管气气换热器、热管余热锅炉、热管蒸发器、热管热风炉、热管省煤器等节能热回收设备。

2、热管用语热管：以毛吸结构的抽吸作用来驱动工作介质完循环流动的蒸发、凝结传热元件。

无机高效热管：无机传热元件是以多种无机元素为传热载体，注入到各类金属（或非金属）管状、夹板空腔内，经抽真空密封处理后，形成具有高效热传导特性的元件。

管芯：管芯是指无机传热元件中为液态工质提供毛细抽吸力及流动通道的结构。

管壳：管壳是指包容了管芯和工质的热管壳体。

有效长度：有效长度是指计算热管传热能力的折合后的长度。

工作温度范围：工作温度范围是指由工质、管壳和管芯材料及管芯结构的性能和安全运行要求决定的无机传热元件工作温度区域。

无机介质：介质是指无机传热元件管壳空腔内部用于传递热量的多种无机元素为主的液态混合流体。

热管技術及原理热管技术是1963年美国LosAlamos国家实验室的G.M.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致冷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。

热管技术以前被广泛应用在宇航、军工等行业，自从被引入散热器制造行业，使得人们改变了传统散热器的设计思路，摆脱了单纯依靠高风量电机来获得更好散热效果的单一散热模式，采用热管技术使得散热器即便采用低转速、低风量电机，同样可以得到满意效果，使得困扰风冷散热的噪音问题得到良好解决，开辟了散热行业新天地。

从热力学的角度看，为什么热管会拥有如此良好的导热能力呢？物体的吸热、放热是相对的，凡是有温度差存在的时候，就必然出现热从高温处向低温处传递的现象。

从热传递的三种方式：辐射、对流、传导，其中热传导最快。

热管就是利用蒸发制冷，使得热管两端温度差很大，使热量快速传导。

一般热管由管壳、吸液芯和端盖组成。

热管内部是被抽成负压状态，充入适当的液体，这种液体沸点低，容易挥发。

管壁有吸液芯，其由毛细多孔材料构成。

热管一段为蒸发端，另外一段为冷凝端，当热管一段受热时，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，热量由热管一端传至另外一端。

这种循环是快速进行的，热量可以被源源不断地传导开来。

热管的基本工作典型的热管由管壳、吸液芯和端盖组成，将管内抽成1．3×(10负1－－－10负4)Pa的负压后充以适量的工作液体，使紧贴管内壁的吸液芯毛细多孔材料中充满液体后加以密封。

管的一端为蒸发段(加热段)，另一端为冷凝段(冷却段)，根据应用需要在两段中间可布置绝热段。

当热管的一端受热时毛纫芯中的液体蒸发汽化，蒸汽在微小的压差下流向另一端放出热量凝结成液体，液体再沿多孔材料靠毛细力的作用流回蒸发段。

热管技术处理器高速发展，发热量也与日俱增在过去几年里，得益于Intel和AMD的竞争，CPU前进的步伐从未停止过，从单核发展到双核，再到四核，频率从几百MHz提升到数千MHz，用户在感觉科技日新月异的同时，两家也赚得盆满钵盈。

然而在残酷的你追我赶性能竞争中，CPU功耗的增长甚至比频率的提升更为迅速，从早期的十数W（TDP）增长到现在的上百W（TDP)。

CPU看下英特尔和AMD旗下两个处理器的数据：◆AMD AM2 FX-62 Daul Core 2.8G TDP 125W（2006年发布）◆Intel Pentium 4 Extreme Edition 3.73G TDP 115W（2005年发布）英特尔和AMD为了甩开对手，屈从于利益，功耗往往是性能之后的考虑。

所幸的是，TDP在达到了100多W这样恐怖的数值时，英特尔和AMD都意识到单纯增加频率已经很难有所突破，功耗已经成为性能提升的瓶颈。

实际上，制约CPU发展的一个重要问题就是散热问题。

目前的台式机CPU，TDP功耗超过100W基本是不可取的，比较理想的数值是低于50W。

英特尔和AMD开始改良架构，设计新的核心，2006年英特尔发布的Conroe系列开始有了大幅改善，Core 2 Duo TDP只有65W，改进的Core 2 Quadro TDP为95W。

AMD Socket AM2也为小型系统设计了TDP 功耗为35W和65W的版本。

第三方实测的目前主流在主流CPU市场，TDP的增加暂时得到了控制，但在高端市场，仍不容忽视，AMD的代号K10的发烧平台Phenom FX，其TDP将达到120W，而Intel Core 2 Extreme QX6850，会在今年第三季度发布，TDP 高达130W。

实际上CPU的真实功耗要比TDP值大得多，CPU巨大的发热量最后都是谁来买单呢？答案是很明显的，买单的只能是我们这些用户。

我们不得不付出更多的精力和金钱，去安抚那颗足以“煎鸡蛋”的处理器。

热管工作原理示意图热管技术是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致冷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。

目录基本简介热管技术以前被广泛应用在宇航、军工等行业，自从被引入散热器制造行业，使得人们改变了传统散热器的设计思路，摆脱了单纯依靠高风量电机来获得更好散热效果的单一散热模式，采用热管技术使得散热器即便采用低转速、低风量电机，同样可以得到满意效果，使得困扰风冷散热的噪音问题得到良好解决，开辟了散热行业新天地。

现在常见于cpu的散热器上。

从热力学的角度看，为什么热管会拥有如此良好的导热能力呢？物体的吸热、放热是相对的，凡是有温度差存在的时候，就必然出现热从高温处向低温处传递的现象。

从热传递的三种方式来看（辐射、对流、传导），其中热传导最快。

热管就是利用蒸发制冷，使得热管两端温度差很大，使热量快速传导。

一般热管由管壳、吸液芯和端盖组成。

热管内部是被抽成负压状态，充入适当的液体，这种液体沸点低，容易挥发。

管壁有吸液芯，其由毛细多孔材料构成。

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，热量由热管一端传至另外一端。

这种循环是快速进行的，热量可以被源源不断地传导开来。

基本工作典型的热管由管壳、吸液芯和端盖组成，将管内抽成1．3×(10负1－－－10负4)Pa的负压后充以适量的工作液体，使紧贴管内壁的吸液芯毛细多孔材料中充满液体后加以密封。

管的一端为蒸发段(加热段)，另一端为冷凝段(冷却段)，根据应用需要在两段中间可布置绝热段。

当热管的一端受热时毛纫芯中的液体蒸发汽化，蒸汽在微小的压差下流向另一端放出热量凝结成液体，液体再沿多孔材料靠毛细力的作用流回蒸发段。

热管技术3、热管散热技术热管是一种具有极高导热性能的传热元件，导热能力比普通金属高几百倍。

据相关资料表明，高质量热管的传热效率是铜的1490倍，传递速度可达30m/s，远远高于世界上任何导热金属和传热技术，能到达瞬时传热的效果。

其实热管技术并不是近年才出现的新技术。

它的历史可追溯到上世纪40年代，为了满足二次世界大战的需要，美国通用发电机工程师Gaugler就提出了类似于热管的设计方案，并在1944年取得了专利。

到了1963年，第一根真正的热管被科学家George M．Grover 在美国加里佛尼亚大学的Los Alamos实验室制造出来。

笔者有幸看到了当年第一根热管的设计笔记，但由于字迹潦草，具体内容还请有兴趣的读者自己研究。

热管技术应用广泛，在航空航天、铁路交通、取暖保温中有大规模的使用。

而被引入IT硬件领域，还是上世纪90年代末，最早奔腾2笔记本电脑中出现了热管。

使用目的是为了在压缩体积的条件下取得优秀的散热效果。

随着硬件发热量的提高，现有的传统风冷散热技术已经不能满足散热需求。

于是出现了液冷、半导体制冷、压缩机制冷等散热方式，但由于安全性、稳定性与成本过高等问题无法普及应用。

所以热管这种技术成熟，成本相对较低的技术就被越来越多的台式机散热器采用。

热管的工作原理与特点热管的基本原理与空调等相变制冷类似，也可以说是一个微缩的相变制冷系统。

它是利用高导热性液体相变时吸热蒸发、放热凝结的特性，将热量快速的从吸热端转移到散热端。

从原理示意图上我们可以看出，热管内部液体由于在吸热端受热而气化（按红色箭头的走向），蒸腾到散热端放热后液化（按蓝色箭头走向），最后回流到吸热端这一个循环过程。

这个循环过程是在密闭的金属管体中进行的，不会有液体外漏的不稳定现象，而且热管体积也可控制，适合多种用途。

如果把热管剖开看，我们可以把热管分成管壳、吸液芯和蒸汽通道三个部分：管壳由于必须承受热管内部的真空高压，并且还必须更小的热阻，因此对管材的材料和制造工艺有很高的要求。