热管散热器的结构是灵活多样的,相互之间差别很大,最简单而典型的热管结构如附图所示。这种热管散热器是一个密闭的真空容器,壳体内表面覆盖一层多孔毛细物,叫吸液芯。吸液芯被液相的工作介质浸泡着,壳体的材料依据工作温度和环境而定,一般采用铜、钢或不锈钢管。吸芯可采用各种丝网或烧结的金属粉末结构。工作液体可选用液态氮、氦、水和钠、钾等。选用的依据是工作温度、管壳材料和液体的物理化学性能。
热管散热器的工作循环过程如下:
(1)在加热段,液态介质由于吸收了热量而蒸发(因为管内处于真空状态,所以内部液体的沸点比一般大气压下的沸点低得多,蒸发快);
(2)蒸汽携带汽化潜热迅速流向放热段(也称冷凝段);
(3)蒸汽放出热量后又进入下一个循环。
从热管散热器的结构和工作原理可以看出其主要特点。
(1)高效的导热性。因为在热管散热器中热量的传递是靠介质相变而形成的对流进行的,而不象铜、铝等金属的传热是靠分子的热运动而传导的,所以,热管散热器能传递的热量和速度比银、铜等金属大几百倍。在高温场合,则要大几十万倍,有人把热管散热器称之为热的“超导体”
(2)高度的等温性。热管散热器表面的温度是由蒸汽温度控制的,当局部受热量增大时,管内的蒸汽压力升高,管内空间的温度变得更均匀。这种等温性与热管的形状和尺寸关系不大。例如1m长的热管,两端温差可小于1℃。
(3)热流密度变换能力强。热管散热器中的蒸发和冷凝过程在通道内是分隔开的,所以利用热管能实现热流密度的变换。在加热段热流密度大时,可以增加放热段的传热面积,使热流密度变小。反之亦然。热管散热器的这种功能已被广泛应用于散热系统或集热系统。例如热管散热器和太阳能热水器。
(4)易控性和恒温性。充气热管的导热性是可以调节的,利用它能对某些重要部位进行温度控制或自动保持恒温
