精品：热管散热技术的工程中的应该详解(图文)

热管换热器工作原理及特点-概述说明以及解释1.引言1.1 概述热管换热器是一种高效换热设备，利用热管作为传热介质，通过在换热器内部的传热管路中进行传热工作，实现热量的传递和换热。

热管换热器具有结构简单、能耗低、换热效率高等特点，在工程领域得到了广泛的应用。

本文将重点介绍热管换热器的工作原理、特点以及在工程应用中的优势，希望通过深入的研究和分析，能为读者提供更加全面和深入的了解，为今后热管换热器在工程实践中的应用提供借鉴和参考。

1.2 文章结构本文将首先介绍热管换热器的工作原理，包括其基本工作原理和传热过程，以帮助读者深入了解热管换热器的工作机制。

接着，我们将探讨热管换热器的特点，包括其高效换热、结构简单等优势，以便读者对热管换热器在工程中的应用有更全面的认识。

最后，我们将重点讨论热管换热器在工程应用中的优势，以展示其在实际工程中的重要性和价值。

通过对热管换热器的原理、特点和应用优势进行全面介绍，本文旨在帮助读者深入理解和应用热管换热器技术。

1.3 目的：本文旨在深入介绍热管换热器的工作原理及特点，探讨其在工程应用中的优势。

通过对热管换热器的全面解析，旨在帮助读者全面了解该换热器的优点和适用领域，为工程实践提供参考和指导。

同时，通过对热管换热器未来发展前景的展望，进一步探讨该技术在换热领域的潜力和发展方向。

希望本文能为读者提供一份全面且深入的研究参考，促进热管换热器技术的不断创新与发展。

2.正文2.1 热管换热器的工作原理热管换热器是一种利用热管换热原理实现热量转移的换热设备。

其工作原理是通过热管内介质的相变过程来实现热量的传递。

热管换热器主要包括蒸发段和冷凝段两部分。

在蒸发段，工作介质（如液态水）受热后蒸发成为蒸汽，蒸汽通过热管的热传递作用被传输到冷凝段。

在冷凝段，蒸汽失去热量后冷凝成为液态介质，释放出的热量再次通过热管传递到冷却介质。

通过这样的过程，热管换热器实现了热量的高效传递，并具有一定的节能效果。

热管技术在热能工程中的应用分析摘要：本文旨在探讨热管技术在热能工程中的应用，重点关注热管技术的原理、特点以及在热能工程中的应用优势和局限性。

通过对热管技术的分析和研究，本文发现热管技术具有高效、环保等优点，在热能工程中具有广泛的应用前景。

然而，热管技术也存在一些技术和管理上的挑战，需要进一步完善和发展。

关键词：热管技术；热能工程；应用分析一、引言热管技术是一种利用相变传热原理进行热量传递的技术，具有高效、环保等优点。

在热能工程中，热管技术可以应用于各种场合，如余热回收、空调制冷、电子散热等。

本文旨在探讨热管技术在热能工程中的应用，重点关注热管技术的原理、特点以及在热能工程中的应用优势和局限性。

二、热管技术的原理和特点热管技术是一种利用相变传热原理进行热量传递的技术。

其基本原理是，在密闭的管子内充入一定量的工质，当管子的一端受热时，工质吸收热量蒸发成气体，气体在压差的作用下流向另一端，并在该端放出热量冷凝成液体，液体再通过毛细作用流回受热端，如此循环往复，实热量的传递。

热管技术具有以下特点：（1）高效性热管技术的传热效率非常高，可以达到90%以上，远高于传统的传热方式。

这是因为热管技术利用相变传热原理，使热量在传递过程中损失较小，从而提高了传热效率。

此外，热管技术的传热过程是在密闭的管子内进行的，减少了外部环境对传热过程的影响，也提高了传热效率。

（2）环保性热管技术在传递热量的过程中无需消耗额外的能源，是一种环保的传热方式。

这是因为热管技术利用相变传热原理进行热量传递，无需额外的能源驱动，减少了能源消耗和环境污染。

此外，热管技术的传热效率高，可以减少能源浪费和环境污染。

（3）灵活性热管技术可以应用于各种场合，如余热回收、空调制冷、电子散热等。

这是因为热管技术的传热原理简单，可以根据不同的应用场景进行定制化的设计和制造。

此外，热管技术的传热效率高，可以适用于不同的传热量和传热距离的需求。

（4）可靠性热管技术的传热过程是在密闭的管子内进行的，不易受到外部环境的影响，具有较高的可靠性。

热管^热器技术原理现在的CPU、显卡、硬盘，甚至主板芯片组的发热量都大得惊人。

普通风冷散热器已经发展到极限了，要想继续提高散热性能只能寻求新的散热技术。

好在业界早已开发出诸如热管、液冷、半导体制冷等技术。

虽然这些技术里不乏高性能得散热方式，但是最贴合实际应用的还非热管莫数了。

热管应用于PC上还是近几年里的事，真正开始普及也就一年左右。

随着热管技术的成熟和大规模使用，现在的热管散热器已经走下神台，价格也是一落千丈，从最初的500以上，到现在不足百元的售价，的确让很多玩家为止欣喜。

但是，你知道为什么同样的热管散热器价格会有从几千元到几十元这么大的差价么？你知道热管散热器里面的各种技术和制造工艺么？下面我就和大家一起探讨一下关于热管散热器的方方面面。

热管是一种具有极高导热性能的传热元件1964年发明于美国洛斯-阿洛莫斯国家实验氢L os Alamos National Laboratory）并在上世纪60年代末达到理论研究高峰于70年代开始在工业领域大量应用。

它通过在全封闭真空管内工质的汽、液相变来传递热量，具有极高的导热性，高达纯铜导热能力的上百倍，有“热超导体”之美称。

工艺过关、设计出色的热管CPU散热器，将具有普通无热管风冷散热器无法达到的强劲性能。

-TH€RMACOR€ Heat PipeNotu tt dt Iht? watur 打由白hsal 即白will svaporabaatbetow 1 co u C 血白l口iht low pre骷LI怕i •馅i曲tM haalpipd.热管工作状况示意图PC散热器中应用的热管属常温热管，工艺成熟，热管内工质为水。

热管一端为蒸发端，另外一端为冷凝端。

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。

CPU散热解析热管散热技术CPU散热效果翻倍提升深入解析热管散热技术虽然液氮、干冰、水冷散热器有着非常不错的散热效果，不过操作复杂，并不适合普通的消费者。

而风冷散热器又无法满足普通玩家的超频需求，热管散热器凭借着不错的散热性能成为市场中倍受关注的产品。

那么热管散热器的散热原理是什么?与普通的风冷散热器相比能带来多大的散热效果，购买热管散热器需要注意哪些事宜?接下来，笔者通过此篇文章，为大家揭开热管散热器的神秘面纱。

一、热管散热技术解析热管技术的原理其实很简单，就是利用工作流体的蒸发与冷凝来传递热量。

将铜管内部抽真空后充入工作流体，流体以蒸发--冷凝的相变过程在内部反复循环，不断将热端的热量传至冷却端，从而形成将热量从管子的一端传至另一端的传热过程。

典型的热管是由管壳、吸液芯和端盖组成，将管内抽到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)，根据需要可以在两段中间布置绝热段。

当热管的一端受热时，毛细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。

如此循环不已，热量由热管的一端传至另一端。

热管散热器(4根热管)采用热管的散热器比起传统的风冷散热器有成倍的效能提升，打破了风冷极限。

热管还可以让散热器设计成任何形状，不必再担心与其他配件发生干涉。

热管在热传递上的高效能，也让设计者不必大量采用价格昂贵的铜材，只需轻薄的铝片帖合热管外壁，既能达到理想散热性能。

一根热管的基本结构由容器、毛细结构和动作流体三部分组成。

很多人都对热管中装的东西很好奇。

那么，热管中装载的到底是什么呢?一般来说，热管中的动作流体需要根据热管所工作的温度区间进行选择。

对于PC散热，考虑到成本因素，厂商们一般选择的是纯水和部分添加剂。

热管散热技术解析那么，一般热管要装进多少动作流体呢?动作流体装入量太少，会导致流体无法将毛细结构孔隙填充，造成热管蒸发端局部干燥。

热管散热器的工作原理
热管散热器是一种高效的散热技术，其工作原理基于热传导和相变热原理。

热管由吸热段（evaporator section）、蒸汽管（vapor line）、
汽液两相共存段（adiabatic section）、冷凝器段（condenser section）和毛细管（capillary wick）组成。

工作原理如下：
1. 散热器中的热源（如电子组件）使吸热段内的工作物质（通常是氨、水或铜等）受热并蒸发。

2. 蒸汽会在蒸汽管中传导热量，并向散热器的较冷区域移动。

3. 在汽液两相共存段中，蒸汽冷却并凝结，释放出潜热。

4. 冷凝后的流体通过毛细管回到吸热段，继续循环。

5. 散热器中的较冷区域（如散热片）接收到热量，并通过对流和辐射散热将热量传递到周围环境。

热管散热器的工作原理利用了相变熔沸过程中的潜热和热传导，实现了高效的热量传递和散热。

相较于传统的散热技术，热管散热器具有更高的传热效率和快速响应的优势。

热管散热器工作原理热管散热器是一种高效的散热设备，它利用热导原理将热量从热源端传输到散热器端，实现散热。

下面将详细介绍热管散热器的工作原理。

热管散热器由以下主要部分组成：热源端、蒸发段、上升段、冷凝段和散热器端。

其工作原理可以概括为：热源端的热量通过蒸发段将工作介质蒸发成气体，然后由上升段带着热量向上移动，再经过冷凝段将热量传输给散热器端，最后通过散热器将热量散发到周围环境中。

热管散热器内部是一个封闭的容器，容器内充满了工作介质。

常见的工作介质有水、氨、醇类等。

工作介质的选择视实际应用场景和散热要求而定。

热管散热器的工作过程可以分为以下几个阶段：1.蒸发阶段：热管散热器的热源端暴露在高温环境中，产生的热量会使得蒸发段的工作介质快速蒸发。

蒸发段内的工作介质会吸收热量，并在低压下从液态变为气态。

2.上升阶段：蒸发段中的气态工作介质会由于热膨胀效应而向上移动。

该上升过程是无需外加能量的自流过程。

气态工作介质在上升段中带着热量不断向上传输。

3.冷凝阶段：上升段中的气态工作介质会到达热管的冷凝段，冷凝段暴露在较低温度的环境中。

由于冷凝段温度低于气态工作介质的饱和温度，气态工作介质会凝结成液态。

4.散热阶段：冷凝段中的液态工作介质会传输热量给散热器端。

热量会通过散热器端的散热片或风扇散发到周围环境中。

整个工作过程是一个循环。

热源端持续输入热量，蒸发段中的工作介质快速蒸发，上升段中的气态工作介质带着热量向上移动，冷凝段中的气态工作介质冷凝成液态，并将热量传输给散热器端。

散热器端通过散热片或风扇将热量散发到周围环境中，从而实现散热的目的。

热管散热器具有以下几个优点：1.高效散热：热管散热器利用工作介质的相变和热导特性，能够高效地传输热量。

相比传统的导热方式，热管散热器传热效率更高。

2.长距离传热：热管散热器能够在较长距离内传输热量，具有一定的跨平台传热能力。

这对于一些需要远程散热的应用场景非常有利。

3.快速响应：热管散热器由于工作原理的特殊性，具有快速响应的特点。

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。

热管技术及其工程应用第一章绪论热管的发展史一.热管的组成第二章热管及其特性图2.1 热管示意图1—管壳；2—管芯；3—蒸汽腔；4—工作液Heat Pipes for Dehumidification(除湿气)热管的工作液要有较高的汽化潜热要有较高的汽化潜热、、导热系数导热系数，，合适的饱和压力及沸点，较低的粘度及良好的稳定性较低的粘度及良好的稳定性。

工作液体还应有较大的表面张力和润湿毛细结构的能力润湿毛细结构的能力，，使毛细结构能对工作液作用并产生必须的毛细力。

工作液还不能对毛细结构和管壁产生溶解作用工作液还不能对毛细结构和管壁产生溶解作用，，否则被溶解的物质将积累在蒸发段破坏毛细结构质将积累在蒸发段破坏毛细结构。

二. 热管的工作过程（2）液体在蒸发段的液-气分界面上蒸发；（3）蒸汽腔内的蒸汽从蒸发段流向冷凝段；（4）蒸汽在冷凝段内的液-气分界面上凝结；（5）热量从液-气分界面通过吸液芯、液体和管壁传给冷源；（6）在吸液芯内由于毛细作用（或重力等）是冷凝后的工作也体回流到蒸发段。

三.热管的传热极限热管虽然是一种传热性能极好的元件热管虽然是一种传热性能极好的元件，，但也不可能无限加大热负荷但也不可能无限加大热负荷，，其传热能力的上限值会受到一种或几种因素的限制其传热能力的上限值会受到一种或几种因素的限制，，如毛细力如毛细力、、声速声速、、携带携带、、冷冻启动冷冻启动、、连续蒸气连续蒸气、、蒸气压力及冷凝等蒸气压力及冷凝等，，因而构成热管的传热极限(或叫工作极限)。

这些传热极限与热管尺寸这些传热极限与热管尺寸、、形状形状、、工作介质工作介质、、吸液芯结构吸液芯结构、、工作温度等有关工作温度等有关，，限制热管传热量的级限类型是由该热管在某种温度下各传热极限的最小值所决定的管在某种温度下各传热极限的最小值所决定的。

具体来讲具体来讲，，这些极限主要有主要有（（如图所示如图所示）：）：从图中可以看出：当工作温度低时，最易出现粘性极限及声速极限。

笔记本电脑热管散热器总传热能力的分析1 热管散热器的结构尺寸计算：图1 CPU 散热器基本结构示意图图 1是为 笔记本电脑CPU 芯片的热管散热器的结构示意图,散热片周围冷却气流温度为 C T o f 25=,冷却气流流量为h m V /203=(假定),要求散热器稳定工作时,CPU 表面接触温度C Tcpu o 61=,热管工质为纯水,热管材质为纯铜,散热片材质为纯铜,吸液芯为槽道。

散热器的有关结构尺寸图表： 翅片的结构示意图：热管的结构示意图:热管槽道微观结构：单位：mm其它主要参数和计算结果：铜热管的壁厚和导热系数：m sr rg 0006.0==δδ, )/(399C m W o rg •=λ, 热管内部蒸发段和冷凝段水的传热系数)/(8.52ln C m kW h h o zf •==（假定）， 蒸发段长度为m l zf 032.0=， 冷凝段长度为m l zf 067.0=，蒸发段内壁表面积：根据槽道的微观结构图不难发现，增加了槽道后，使接触面积比没有槽道的光管增加了一倍。

所以忽略微型槽道对蒸发与冷凝过程的影响，则换热能力按实际的接触面积计算。

即内壁表面积为：200098688.0m A zf =，冷凝段内壁表面积：2ln 00206628.0m A =散热翅片的翅厚m 0002.0=δ，散热翅片的翅间距厚m s 0012.0=，翅片总数57片，散热片总表面积2072282.0m A f =。

2 热管散热器的传热模型和总传热系数图：本计算中采用传热热阻来计算热管散热器的传热能力。

热管散热器总传热能力按描述对流传热的牛顿冷却公式可以写为T A Q Δ=α (1)式中，Q 为热管散热器的总传热量，α为散热器的总传热系数，A 为散热器的基准散热面积，T Δ为 CPU 表面温度cpu T 与散热片周围冷却气流温度a T 的差，即f cpu T T T −=Δ (2)(1)式中，A 和T Δ一般是指定的和已知的，因此要求得散热器的总传热能力Q，就只须求出总传热系数α，为此，将(1)式改写为AR QTA =Δ=α1(3) (3)式中，R 是当基准面积A 为单位面积时，散热器的总热阻，按传热学理论，它也是各串联传环节中的热阻之和。

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。