本帖最后由 sholive 于 2009-5-16 10:07 编辑 ! o% `$ q/ }6 d
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热管原理: 热管技术3 x+ f0 s* V: |9 D3 k
" F7 P9 z+ o6 Z* u; W2 _0 ` 热管这项技术早在1963年就在位于美国的LosAlamos国家实验室中诞生了,其发明人是G.M.Grover。热管属于一种传热元件,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,其导热能力已远远超过任何已知金属的导热能力。以前热管技术一直被广泛应用在宇航、军工等行业,被引入散热器制造业还是近几年的事情。
u# S& k6 q `/ T, i: {9 V 正是因为有热管技术的存在,使得人们改变了传统散热器的设计思路,摆脱了单纯依靠大风量风扇获得更好散热效果的传统散热模式。取而代之的是采用低转速、低风量风扇配合热管技术的崭新散热模式。热管技术更为PC的静音时代带来了契机。
* j, u# }6 e3 t 走近热管看究竟' F3 K, z' A4 q K* n
4 t& @# y5 V2 j. P 热管技术为什么会有如此的高性能呢?这个问题我们要从热力学的角度看。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。热传递有3种方式:辐射、对流、传导,其中热传导最快。
$ g4 r1 s% y! W$ @8 A, M 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。常见的热管均是由管壳、吸液芯和端盖组成。制作方法是将热管内部抽成负压状态,然后充入适当的液体,这种液体沸点很低,容易挥发。管壁有吸液芯,由毛细多孔材料构成。
+ i! R; r* M1 n( S/ h6 }, B- o' @ 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。
3 T) u- G" h+ \5 m; ~4 B 热管技术的特点
/ ]; I% F- _! n$ M高速度的热传导效果:
' s5 k" F. n$ g: s1 P9 |: Z% x* P3 J- 重量轻且构造简单。( t8 q% V h7 v* w7 d4 P
- 温度分布平均,可作均温或等温动作。
$ o/ ~7 t2 T6 s1 H2 x- 热传输量大。热传送距离长。
4 D$ W& g, c( F- 没有主动元件,本身并不耗电。3 [1 l0 d L f" R
- 可以在无重力力场的环境下使用。
1 g$ N; n1 P5 M' h. [- 没有热传方向的限制,蒸发端以及凝结端可以互换。
! Z( k g, ?6 o- ]; o0 j- 容易加工以改变热传输方向。, h1 _5 U% y2 E& ?; K4 w$ H- W, K Y
- 耐用、寿命长、可靠,易存放保管。: t) R) a% r/ w# T7 Q( z9 e+ N
热管的制作工艺
, s. e( Z: s- U. ]: I看似简单的热管其实对工艺的要求是非常高的,下面让我们来一起看看它的工艺及测试:$ p* d* P6 ^7 G" t: ?2 F4 M
- 工作流体选定:非燃性、操作温度、热传量、容许热阻、经济性。2 g1 `& K0 K1 }5 ]
- 容器材料选定:热传导性、真空维持度、耐压、流体相容性(腐蚀、化学反应)。9 k N6 z. [& `. g0 r) l
- 容器及注入加工:长度、去毛边、洗净、封口、保存。泄漏测试就:氦气泄漏探测、高压气泡检查(防止容器出现针孔、裂隙以及氧化)。1 z# e' y3 y) T; c5 \
- 真空烘烤:高温、真空的环境下对热管组件作毛细表面脱水、脱氧处理。
) [+ c* X- K+ J- 工作流体真空处理:加热驱出(液态)、气态液化(气态)、真空补汞法。注入封口:钨电极纯气熔接(这对于导热管来说,是唯一的防漏封口法)。% |+ P+ I) I0 e0 ]9 ^- w' M
- 抽样测试:氧化/腐蚀耐用性测试、最大热传效能测试、最大弯曲/扁平后泄漏测试、最大弯曲/扁平后效能测试、寿命测试。
, J+ q' g& \) c, ~- \ 其他特性限制
z/ a8 D# k" z" M T在热传输上,热管也有一些限制:# z# v G, W% j/ k r
- 黏性限制:低温的蒸气流动黏性力。
: d) y# {3 J9 h$ Q- 音速限制:蒸气流达音速的塞流现象。- `. t8 G' F( E
- 飞散限制:蒸气流速过大,超过液体表面张力,使液滴飞散的剪断力。
8 Z/ J; N, O m- y1 N7 B$ P- 毛细管限制:流体的流量大于毛细输送能力。此现象易使毛细干燥,烧毁导管。1 Q+ t6 y6 R9 f( g% K
- 沸腾限制:所有流体都达沸腾汽化时,会降低传热的能力。
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