热管技术简介一、什么是热管？热管，顾名思义，是用来传导热量的一种管子。
叫它为"管"，只是最初试制出的形状为管状，使用较多的形式也是管状，实际上，利用热管的工作原理可以将这类导热元件做成各种形状，例如还可以做成板式，管式也可以按使用要求做成各种异形管。
热管技术最初由美国人发明，上世纪五六十年代传入中国，此后在热力、化工、冶金等行业都有相当广泛的使用。
二、热管的工作原理：在小学自然课或中学物理课中，我们知道，热量的传导有三种基本形式，即传导、对流和辐射。
这里举三个常见例子说明。
找一根铁棒，一端放在火上烤，另一端握在手中，过一会儿手上也会感到铁棒热起来，这是因为热量从铁棒一端传导至我们手握的这一端。
冬天如果我们用柜式空调机向室内供暖，柜机吹出热风一定时间后，整个屋子的温度都会升高，室温的升高靠的是柜机吹风使空气对流，从而达到传热的目的。
太阳远距地球1.5亿千米，这中间隔着遥远的真空空间，它的热量却可直达地球，这种热量传导方式我们称它为辐射。
实际人们的生活中或工业技术上利用热能时，往往是三种传热方式在一起发生作用，有时这种为主，有时那种为主。
而热管能传热也是三种方式的综合体，但它同时又利用了物质的另外一种物理特性，这种特性就是"相变"原理。
所谓"相变"就是物质的气液固的三态变化。
典型的，如水，在常压下，水在温度降至0℃时会结为冰，0~100℃时是液体。
100℃以上时又会变为气体。
在这个变化过程中，水升温会吸热，水降温会放热。
比如，1千克水从0℃升至1℃，它所吸收的热是1大卡（4.186k焦尔），但是当人们对水的蒸发过程进行测试时，却发现1千克100℃的水完全变成100℃的蒸汽时，所需要的热量是536大卡（2244k焦尔）。
反过来，水从气态变为液态时，放出的热量也是相同的。
热管之所以具有导热快、传热效率高的优势，就是因为它利用了热管内工质快速地发生"气-液""液-气"转变的特性，在一端快速高效吸热，另一端快速高效放热，工质不断在热管内往复循环，也就源源不断地将真空管内收集到的热量（从阳光转换来）传递到水中。
应用热管（ｈeat pipe）前,须先充分把握基础概念,有时会把热管与热泵(heat pump)混淆不清,热泵是冷气机,冰箱等冷却机械的通称,对之供给动力,从低温处把热能吸上到高温处,进行热的泵浦(抽运)作用,热管是不从外部供给任何动力,热流方向为自然现象的高温流向低温,既不特殊,有何价值?其实热管是藉小温度差,快速输送大量热能的装置,为所谓的超热传导体(super conductor)1-1从开发到现在美国俄亥俄洲G.M公司R.S.Gaugler申请专利的[Heat Transfer Device(热输送装置)](美国专利NO.2350348,申请日期1942年12月21日,登录日1944年6月6日)为有关热管的第1号文献.Gaugler在申请专利的说明书提出的创意是[外壁有吸热用凸片(fin),内壁有毛细管构造体(烧结的铁粉)的密闭管上部露出于绝热容器内部,管的下部浸入冰水,藉而冷却容器内的空气,可用为冰箱],但在当时的美国未实用化.1963年美国原子能委员(AEC)申请的[Evaporation-Cond-ensation Heat Transfer Device(蒸发-凝结的热输送装置)](美国专利NO.3229759,发明人G.M.Grover,申请日1963年12月2日,登录晶1966年1月18日),在专利说明书中首次使用Heat Pipe(热管)组件,不过,构造上增大管内部蒸气通路的断面积,机能上扩大作动温度范围,实际上,Grover Gaugler无关连,独立发明热管,完成实用化.Grover在新墨西哥的Los Alamos研究所,指导热管研究小组,倾力研究人造卫星用热管,研制的水-不锈钢热管首次用于1967年发射的太空号(Atlas-Agenda号),照计划顺利运作.Los Alamos的T.P.Cotter以理论解析热管内部的蒸气流与作动流体的流态,其流动所致的热移动,发表论文[Theory of Heat Pipes],为很好的入门书.欧洲方面,英国原子能研究所研究在热电子发电装置使用高温用热管.意大利Ispra (Joint Nuclear Research Center)也研究同一目标,Ispra以C.A.Busse为中心,研究在高温作动(1600-1800℃)作动的热管寿命,Ispra的研究成绩急速进展,己成欧洲研究热管的中心,此外,德国(Stuttgart)的IKE(Institute fur Kernenergetik und Energiesysteme Universitat Stuttgart,F.R.G.)法国(Grenoble)的核能研究所,英国的Reading大学及IRD公司,荷兰的ESRO(Euroean Space Research Organization)也有贡献,初期的研究都以用于宇宙飞船为中心.最先把热管商品化的是美国RCA公司(1966)年,热管才在世界各国用于地面各种机器的冷却或均热化(例如热交换器,电子装置的冷却等.)1973年10月在西德(Stuttgart)召开第1,届车际热管会议(lst IHPC ,International Heat Pipe Conference),发表41篇论文(美国11,西德10,荷兰6,意大利5,苏联4,英国3,以色列,南斯拉夫各1),41篇论文中,以太空为对象的热管应用例有8篇,以地面各种机器为对象的热管应用例有6 篇,有关VCHP(可变传导率热管)的论文也有6篇. 以后大约每3年召开国际热管会议,2nd IHPC是1976年3月在意大利(Bologna)召开,发表74篇论文(美26,苏13,西德,意大利,英各8,荷4,南斯拉夫3,加拿大,比利时,印度,法国各1.)3 rd IHPC在1978年5月召开于美国(Palo Alto),发表85篇论文(美39,西德,苏各12,荷5,义4,英,日各2,南斯拉夫,罗马尼亚各1,其它4)4 th IHPC在1981年9月召开于英国(London),发表68篇论文,日本占13篇,会议中的国际委员会(主席r .Grover,日本代表委员:大岛耕一博士)决定5 th ＩＨＰＣ在１９８４年于日本举行．当时，日本的热管欲步入量产节段，应用分野也多，政府的研究机关，大学及研究所的基础研究也有很多独创性，位居世界之峰．这些企业及研究者协力在１９８２年６月设立日本热管协会，以协会的理事为中心，组成〔５ｔｈIHPC 实行委员会〕,筹备国际大会.1984年5月14日-18日在筑波圆都市内的交流中心召开5th IHPC,参加人数外括外国的63人共152人,发表论文116篇(日本32篇),1984年是热管的发明及命名20周年纪念,所以在5月16日国际会议的晚餐会中,大岛耕一教授(日本热管协会会长)向Dr.Grover呈赠[Award medal],在本会议召开期间,举行热管关连制品展示会(Technical Dislays),中国大陆首度派6人参此本会议,下届6th IHPC将在法国召开.日本的热管及其关连机器生产量是每年50亿圆,匹敌美国,热管的应用分野遍及人造卫星,发热回收用热交换器,电气装置及电子组件的冷却,音响机器的冷却,太阳热或地热的有效作用,塑料成形模具的冷却,工作母机的主轴冷,包装机械,厨房机器,电缆的冷却,马达的冷却,制动器的冷却,引擎冷却,旋转滚子的均热化等.1-2作动的原理为了解热管的概念,本节以毛细构造式热管与热虹吸式热管为例,说明基本构造与作动原理.1.2.1 毛细管构造式热管基本构造有三要素:密闭容器(container)毛细管构造(wick)作动流体(working fluid)密闭容器的强度须耐作动中的最大压力,内壁面衬易吸收作动流体的多孔质毛细管构造材,容器内部成真空后,注入相当于毛细管构造细孔总容积的作动流体,因而,中央的究竟为空胴状态,全体非常轻量,这是热管的第一特色,也是应用于太空技术的理由之一.热管通常可摆成任何姿势,置成与水平成倾角的状态时,加热任一处均可,现设加热上端部(最苛刻的状态),其加热能量会把内壁附近的作动流体加热,蒸发,此时,加热部空间的蒸气压升高,往压力低的他端部产生蒸气流,此蒸气在该处冷却,凝结,回复成原来的液体,此时,从加热部往冷却部的热输送量表成下式:此热量甚大于通常的热传导或热传达现象,这是热管最自豪的特色,这是利用作动流体相变化之际的大焓(enthalpy)差-----亦即潜热.以上的过程只经一次热移动就停止,所以发明毛细管构造,亦即藉毛细管力,使凝结液回到原来的蒸发部,如此完成作动液体的循环,可连续进行热输送,全过程移动作动流体不需特别动力,这也是热管的特色之一.1支热管动领域分为吸收热的蒸发部(加热部),放出热的凝结部(冷却部),无热进出的绝热部,又如图1.1所示,持续蒸发液体的加热部与持续凝结的冷却部之毛细管构造细孔之气液接口(meniscus)产生曲率之差,此时,两者表面红力之差成为输送液体的毛细管力.热管的作动温度取决于封入的作动流体种类,须是液与气相共存的范围内,在图1.2的物质状态图,是固体与液体,气体共存的三重点(trile point)到临界点(critical point)间,但是,有的作动液体在临界点附近成为非常高的蒸气压,此时由于容器强度的关系,限于比临界温度更低的温度,在三重点附近,蒸气密度太小,得不到很大的热输送量,所以有时限于更高某种程度的温度,的作动温度范围详附录1.在液相与气相共存的状态,两相间几无温度差存在,依热能的吸收或放出的方向而从液相变成气相或从气相变成液相,前者为蒸发过程,后者为凝结过程,如此,热管在原理上可温度差,以准静性输送热能,但这是理想化的模型,实际如图1.3所示,例如蒸气流与凝结传热面间存在着有限的热传达率,因而,有相当于此的热阻,在含有液体的毛细管构造之厚度方向,以固液混合体中的热传导现象传送热能,在容器壁以纯固传导传到外壁面,最后从外壁面依热管的使用目的而以各种放热形态----例如往固体吸热源的热传导,往气体或液体的热传达或往低温空间的放射传热,各有热阻存在,结果,相称的温度差是凝结部小计为(Tv-Tl),在蒸发部也同样,也有热阻和温度差(Th-Tv)存在,具体的热阻评价方法详次章.热管的作动原理中,也不可疏忽以何种方法使凝结的液体回到原来的蒸发部,本节以毛细管构造的毛细管力为例.另有很多液返回法,实际上,热管的开发研究最有创意的是液返回法,表1.1为己开发的各种方法.1.2.2 热虹吸式热管由热管的发展经纬可知,初期是当成太代技术起步,作动流体从凝结部返回蒸发部不得不依赖毛细管构造的毛细管力,但是,把毛细管构造应用于地面技术时,有下列缺点,亦即(1)增大热阻,(2)最大热输送量受制于毛细管界限,(3)最大热输送量受限于沸媵界限,(4)插入毛细管构造的复杂工程成本高.所以地上的就用除了需要上部加热方式(top-heat mode 或heat pipe mode )的动之外,不用毛细管构造,改用热虹吸,亦即有效利用重力使液体返回.此热管实就称为[密闭二相热虹吸式热管],以便有别于古来的热虹吸,图1.4为密闭二相热虹吸式热管的构造与作动原理,其构成只有容器与作动流体,作动为下部加热方式,以底部液槽发生的沸腾传热为主角.此热管的热流束为毛细管式的10-100倍.毛细管式为避免沸腾气泡堵塞毛细管构造内而设沸腾界限.热虹吸式却积极有较利用沸腾,在凝结部也无毛细管构造,热阻极小,但在蒸发部因是沸腾传热样式,有时不稳定,衍生复杂的现象,有若干未解决的问题.1-3 作动的特性热管的优秀特性如下:(1) 输送大量热(利用潜热)(2) 温度分布均匀化(蒸气流所致的热扩散)(3) 轻量而构造简单(中空容器)(4) 热响应迅速(蒸气流速使热移动)(5) 列可动部(利用毛细管力,重力等使液返回)(6) 在无重力场也可作动(利用毛细管力)(7) 加热部与冷却部反转(毛细管构造式热管)(8) 热流的半导体性(热虹吸式热管)(9) 加热部与冷却部可拉离(就用于分离形热交换器)(10) 混入非凝结气体控制热输送量和温度(可变传导率热管)但热管无法无限制输送热,表现热输送量的式(1.1)中,作动流体的质量流量有若干限制因子.设计热管时,须检讨这些限制.1.3.1毛细管构造界限随热输送量的增加而增大作动流体的质量流量,但无法超过毛细管构造的作动流体输送能力,在超此以上的热负荷状态会在毛细管构造发生干燥(dry out ),有时发生烧损(burn-out),此界限称为毛细管构造界限.对毛细管输送作动流体的毛细管力,有3种阻力: (1)毛细管构造内液流的压力损失,(2)蒸气流的压力损失,(3)重力所致的位能差造成的力.在下部加热方式,重力助长液体的返回.在无重力场所动时,无此项.上部加热方式为正倾角,下部加热方式为负倾角.毛细管的最大热管输送量可表成4个因子积,各因子各有物理意义.为增加最大热输送量,须增大各因子,以下说明各因子的意义,自可知道增大各因子的具方法.表示作动流体本身的特性,欲增大此因子时,宜选表面张力大,潜热大,粘度小的流体,亦即易被毛细管构造吸上,蒸发和凝结时有大热量参与,且宜粘性小(易流动),此数值称为优点数(figure of merit ),为选定作动流体时的准绳(附录1).因子表示毛细管构造的特性,液体的渗透性且好,毛细管半径宜小.因这可增大毛细管力,在上部加热的用动,可使液体返回更上方.此因子评价毛细秘的形状或尺寸,增大毛细管构造断面积,小流速即可输送同流量的作动液,因,而可减低压力损失.减短毛细管构造的长度,随压力损失的减低,可使用动流体迅速行遍末端.此因子表示热管的姿势---与水平所夹倾角所致重力的影响.1.3.2毛细管构造式热管的飞散界限热量送量增加,蒸气流速大过某界限值时,在气体接口的蒸气流所致的剪断力超过把作动液保持于毛细管构造细孔的液体表面张力,导致液滴飞散在此状态会防碍液流返回,此称飞散界限.此时的界限热输送量表成.1.3.3热虹吸式热管的溢流界限热虹吸式热管时的飞散界限通常稍异于毛细管构造式热管.在热虹吸式,绝热部的返回液流成膜状流下,但因逆行蒸气速度的增加,在液面上先发生二次元纹波(ripple wave).接着发生三次元的狂波(squall wave),达溢流状态,移至液流不能返回.在溢流界限的最大热输送量计算法详次章.1.3.4毛细管构造式热管的沸腾界限用金属纲毛细秘构造的热管蒸部若增加热流束,先细管构造与窗口壁接触处的液体达饱和温度,产生沸腾气泡,这若是通常的池沸腾,气泡大小达盬界值的脱离气泡径时,离开传热面而浮上.但在此热管,毛细秘构造妨碍气泡脱离,传热面与毛细管构造间形成大蒸气层,热阻非常大,容器壁温急升,造成烧损.因而,金属纲毛细管构造须尽量防止此种沸腾现象,取决于此的界限称为毛细管构造式热管的沸腾界限.1.3.5 音速界限前述4界限是取决于液体或液流的界限,在此叙述有关蒸气流的界限.随热输送的增加而增快蒸气流速.在绝热部有最大蒸气流速,这相当于缩扩喷嘴的喉部(throat),该处的流速不能达音速以上,由此种塞流现象决定的界限.1- 4种类与用途热管有各种分类法,在此介绍最一般性的方法,叙述用途概要,具体的实用例详5章以下.1.4.1 作动温度与作动流体热管的作动温度须在封入的作动流体液相与气相共存的范围内,诊使用的目的,把作动温度从接近绝对零度的极低温到1000℃以上的高温,分为5阶段,表1.2为代表性作动流体,表中所记的是由左而右而适用于较高温,附录1整理代表性作动液体的物性值与适用温度范围.1.4.2形状与用途在热管的作动原理上,对形状几无限制,因为蒸气可渗入任何小间隙,进行热输送.即使依如何把凝结的液体送回加热部而有若干限制,也可说形状取决于使用目的,下文介绍代表性形状与用途概要.(1) 圆筒形这是最具代表性的,形状就用范围也广,通常的热交换器传热组件大部为筒形,常在此装传热凸片.制作此热管可用标准管材,容易制作,成本低.(2)平板形热管式调理用铁板之热源或与吸热源的传热面为平面,利用价值高,小形品己供电子组件散热用.(3)分离形此形式分离蒸气通路与液返流的通路,完全排除蒸气流与液流的相互干涉,无飞散界限或溢流界限,因而可极增高最大热输送量.热虹吸式若采用分离形,可自由拉离蒸发部与凝结部,可得富自由度的系统,但为得重力所致的液返流,须在凝结部与蒸发部形成上下之差.(4)长形热管将来热管应用的大分野之一为地热开发,一般利用地热的方式常是把高温水蒸气或地下水直接引到地表,但此种高温水常含砷等有毒矿物,利用后的水不易处理,因只欲取其热能,所以,检讨利用长形热管,此即公里级的热虹吸式,100公尺级的毛细管构造己开发,实用于地下电缆的冷却用, 也有利于地下电缆的防火. (5)微细热管微细热管用于直接控制积化的电子组件,例埋入于硅芯片的晶点,直径为微米级的微小热管.1.4.3依利用目的分离热管的利用目的很多,其热利用目的大别如表1.3所示,主要的具体例详5章以后,在此说明温度或热流的控制用热管.(1) 可变传导率热管(VCHP)此热管的目的在热源或热源的温度控制或热流的控制,己设计各种形式的系统,改变热输送量的方法都是增减凝结部的实效传热面积,手段有利用非凝结气体者与利用过剩液者,使它们进出凝结部端的气槽或液槽,增减凝结部的实效长度,这有自己控制形,回馈控制形,前者之例有适量非凝结气体封入通常的热管,即可自己控制,后者之例有把出自温度检出部的信号传到其它某种外力,借其力使控制气体或液体进出.(2) 热二极管,热开关热二极管以热虹吸式热管为代表,为热流的单行道,高温部与低温部的位置逆转时,不产生毛细管构造式之类逆热流,乃具有热流半导体特性的热管,例如以太阳热集热器遮蔽日射时,为使己收集的热能不逆流,采用此形式的热管.热开关是对时行热输送的热管施行某种手段,切断原有热流的热管.如以倾斜形热虹吸式热管逆取倾斜角,作动流体集中凝结部,原先的蒸发部干燥,热输送中断.第2章热管的选法与用法在实际应用上,为达成使用目的,首须检讨如何使用热管,本章从性能评价方法,介绍最大热输送的求法,具体的设计例.2-1性能的评价应用热管时,首须考虑欲用的热管是否符合目的,为此,要先检讨热管的性能,性能之一为热阻Rhp[K/W],亦即加热部与冷却部的表面温度差为△T[K]时,可得多少热输送量Q[W],如下表成热阻.此热阻的数值愈小时,输送热量愈多.其次须评价此热管的最大热输送量,亦即,1支热管热输送的界限值,这2依作动条件而有各种界限,关连的因子有毛细管构造的毛细管力,液流与蒸气流方向相反(对向流)所致液滴的飞散现象,作动流体为液体金属时的蒸气流音等,热管的最大热输送量依存于作动流体的种类,作动温度(或压力),作动流体的流入量,形状(直径,长度),倾角等,以下各节叙述传热模型,热传达,最大热输送量的计算方法,实际应用上的设计例.2-2 传热模型把热管的一部份加热,其它部份冷却时,热管内部的各部分发生温度差,这可表成各部分间的热阻与该处热流之积,图2.1示其等值热阻回路网,从高温热源以传导,对流,放射或它们并联的传热形态,对加热部供热,例如利用对流时,热阻R1可表成:圆筒容器壁半径方向热传导的热阻可表成下式:Do为容器的外径[m],Di为其内径[m],Yw为容器的热传导率[W/(Mk)],le为加热部的长度[m].热流束小,毛细管构造内充满作动液时,当成热传导模型,设此时的实效热传导率(详2.3.2)为λeff[W/(Mk)],则管构造的热阻R3,可表成:δs粍细管构造的厚度[m],As为毛细管构造的传热面积[m2].热流束增大,气液接口深入毛细管构造的细孔内,从毛细管构造内部直接蒸发时,不能套用式(2.4),此时,设从毛细管构造内直接进行蒸发传达,R4含于R3中,设蒸发热传达率为he[W/(m2K)],R3可表成:Ae为蒸发部传热面积[m2]作动时的液面与蒸气间的热阻R4及凝结部的蒸气与液的热阻R6比其它热阻小而可不计,在通常的热管,蒸气空间的流动阻力小,因而,热阻R5也常可不计,凝结部毛细管构造的热阻R7可用与蒸部之式(2.4)相傩的式子.在无毛细管构造的缔结部,适用Nusselt的凝结理论,设凝结热传导率为he此时的热阻R7.Leff为热管的有效长度﹝m﹞,Awx 为容器壁的轴向断面﹝m2﹞.热阻R1与R9关连加热与冷却,与热交换器的加热,冷却同种类.热管内部的热阻中,R2与R8虰当于热交换器的隔板,热阻值相当小,在系统全体中可不计.R4与R6源自伴有相变化的现象,小到可不计.结果,R3与R7支配热管的内部热阻,如此减小它们的值乃增高热管性能的关键.2-3 传热计算本节以密闭二相热虹吸与毛细管构造体式热管为例,先叙述热虹吸内蒸发部与凝结部的热传达率求法,然后叙述求左右毛细管构造式热管热特性的热阻R3与R7时必要的毛细管构造实效传导率heff之求法.2.3.1 密闭二相热虹吸(1) 蒸发部热传达率密闭二相热虹吸在其蒸发部与凝结部同高度或居下方时会有效作动,此时蒸发部底部有滞液部,从该滞液部与其附近加热部壁面的液膜发生蒸发.池沸腾的热传达率已有很多研究,不过,大都是池内加热细线或水平传热面的沸腾,不能直接套用于热虹吸.在垂直而置的密闭二相热虹吸,作动流体用水与乙醇.(2) 凝结部热传达率作动流体的封入少量时,在凝结部的热传达现象可视为膜状凝结,封入量增多时,蒸发部的池部发生的沸腾气泡把气液接口推上到凝结部,成为复杂的气液二相流状态.图2.3为式(2.10)与实验结果的比较,作动流体为水时,数据的不均度大,这是由于温度差△TC小.用乙醇时,△TC大,因而数据很一致.作动液相对于热虹吸全内容积的封入率V+ 为0.25以下时,资料较符合式(2.10),0.47时减低,这是由于作动液量多,沸腾气泡所致有气液二相流到达凝结部.以上是密闭二相热虹吸置成垂直状态时的特性.关于倾斜热虹吸,用全长300mm,内径13mm的较小形铜制热虹吸实验时,若欲得发珲的热输送,以水为作动流体时需要蒸发部容积的25-60%,用乙醇时需要40-75%.关于倾斜角,愈得最大热输送时,水-热虹吸宜从水平倾斜20-40°, 乙醇-热虹吸宜倾斜50以上.2.3.2毛细管构造式热管(1) 实较热传导率在热管的蒸发部,在作动液充满的毛细管构造中,热藉热传导从毛细管构造外表面输送到内表面时,或在凝结部解放于毛细管构造内表面的凝结热在毛细管构造中以热传导关到其外表面(容器内面)时,以用实效热传导率heff的式(2.4).在此叙述计算R3,R7时所必要的实效热传导率heff计算法.表示毛细管构造实效热传导率heff的最简单模型是毛细管构造素材与作动液体并联时,串联时hi,hs为作动液与毛细管构造材的热传导率﹝W/(mk)﹞,ε为毛细管构造的空隙率.热管常用的毛细秘构造材常为金属,其传导率比作动液大1位数以上,此时,上式的heff值因并联或串联模型而大异,因而,实际的设计需要适于各毛细管构造的式子.在金属纲毛细管构造,相当于不规则大小的圆柱不规则配列的场合.烧结金属毛细管构造由球状粒子组成时,在0.26<ε<0.476的范围内.上式中的I为1或2,φ1=54.70,φ2=22.3,k=λs/λl,以水为作劝流体的金属网毛细管构造及球状粒子形成的烧结金属毛细管构造式凝结部的实测值所得的实效热传导率λeff与式(2.16)(2.17)计算值的比较示于表2.1表2.2.在金属网毛细管构造,计算值稍低于实测值,在烧结金属毛细管构造很符合实测值.对纤维状金属组成的烧结毡毛细管构造,Dul’nev由图2.5的模型得下式:在沟形毛细管构造,作动液的蒸发如图2.6所示,只发生于液存在的沟内部,在凸片前端部不发生,Chi解析作动液濡湿沟内壁时的液膜热阻,从沟宽Wg[m],凸片宽Wf[m]的并联热流路模型,对蒸发部的沟形毛细管构造,导出下式的实效热传导率.Hg为沟深[m].(2) 蒸发部热传达率在毛细管构造式热管的蒸发部,热流束增大的话,会从毛细管构造内部蒸发,图2.7为蒸发部热传在机构的模型,如@所示,上面的气液接口随蒸发的增进,毛细管构造所供给的液体赶不上,毛细管径大部份干化成b的状态,进一步增加输入的话,气液接口渐后退(c),最后成为d的状态,结果,局部传热面疲蒸气包覆,成为e的状态,图中Ⅱ的领域是热流束与过热度成比例关系,在此领域的传热机构包括作动液体和毛细管构造素材形成层对热传导的热阻,在气液接口的蒸发阻力,提供毛细管构造热阻R3的蒸发部热传达率he可表成下式:Tv为蒸气温度[K],R为气体常数[m/k],Dp为烧结金属的粒子直径[m],δt为1张金属网的厚度[m],a为蒸发,凝结系数,对水,freon R113的作动液体分别用0.03,0.10,a为蒸发度系数(传热面积与实际界面蒸发面积之比), Ds,Ws是金属网毛细管构造的素线径[m]与孔开度[m],Ce是因金属网细部构造而变化的蒸发面形状系数,与实测值比较而设Ce=3.3,式(2.26)(2.27)的λeff为毛细管构造的初次热传导率,对各毛细管构造以式。
