热导管

传热元件

热管一般是中空的圆柱形管，热管两端产生温差的时候，蒸发端的液体就会迅速气化，将热量带向冷凝端，速度非常快。

发展历史

热导管技术是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制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。

热导管

（或称热管）系一种具有快速均温特性的特殊材料，其中空的金属管体，使其具有质轻的特点，而其快速均温的特性，则使其具有优异的热超导性能；热管的运用范围相当广泛，最早期运用於航太领域，现早已普及运用於各式热交换器、冷却器、天然地热引用…等，担任起快速热传导的角色，更是现今电子产品散热装置中最普遍高效的导热（非散热）元件。

工作原理

热导管基本上是一内含作动流体之封闭腔体，藉由腔体内作动流体持续循环的液汽二相变化，及汽&液流体於吸热端及放热端间汽往液返的对流，使腔体表面呈现快速均温的特性而达到传热的目的；

其作动机制为，液相作动流体於吸热端蒸发成汽相，此一瞬间在腔体内产生局部高压，驱使汽相作动流体高速流向放热端，汽相作动流体於放热端凝结成液相後，藉由重力/毛细力/离心力…回流至吸热端，循环作动。由此可知，热导管作动时，气流系由气压压力差驱动，液流则须依使用时之作动状态，采用或设计适合的回流驱动力。

热导管理想作动时，作动流体处於液&汽两相共存的状态，两相无温差，亦即整个腔体内均处於均温状态，此时虽然有热能进出此一腔体系统，但吸热端与放热端却是等温，形成等温热传的热超导现象。

管体结构

热导管须藉由管体结构形成封闭腔体，管体既须具有承受内外压差的结构功能，亦是热传入与传出腔体的介质材料，因此除演示用热导管，会以玻璃材质以展示其内部作动现象外，其它实用热导管之管体材料均为金属。

运用於电子散热业界的小形热导管，其管体材质大多为铜，亦有因重量考量而采用铝管或钛管。

不凝结气体

热导管中若存在作动流体以外的杂质气体(如空气)，因这些杂质气体并不参与蒸发-冷凝循环，而被称做不凝结气体，不凝结气体除了会造成启动温度升高外，在热导管作动时，会被汽相作动流体压缩至冷凝端，而占据一定的腔体空间，造成应该均温的管体，在有效作动段与不凝结气体段有一显著温差，而严重影响其导热效能；这些不凝结气体可能来自於：

热导管制程中抽真空不完全

管体隙缝空气洩入

腔体不洁，与作动流体或管壁反应产生

热导管分类

热导管有不同分类方式，通常有：

依液相回流方式：热虹吸式、毛细式…

依工作温度：

为什么热管会拥有如此良好的导热能力？

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。从热传递的三种方式：辐射、对流、传导来看，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端，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。

参考资料

Yunus A. Cengel，Heat Transfer:A Pratical Approach，NewYork：McGraw-Hill

依日光编著，热管技术理论实务，台南市-复汉.2000

Amir Faghri, Heat Pipe Science and Technology, Taylor and Francis 1995

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