本帖最后由 sholive 于 2009-5-16 10:07 編輯
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熱管原理: 熱管技術8 }# x' r a/ F- a) G
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' S3 u1 d# i9 ^8 Z8 x4 @5 X- {1 j3 ] 熱管這項技術早在1963年就在位于美國的LosAlamos國家實驗室中誕生了,其發明人是G.M.Grover。熱管屬于一種傳熱元件,它充分利用了熱傳導原理與致冷介質的快速熱傳遞性質,透過熱管將發熱物體的熱量迅速傳遞到熱源外,其導熱能力已遠遠超過任何已知金屬的導熱能力。以前熱管技術一直被廣泛應用在宇航、軍工等行業,被引入散熱器制造業還是近幾年的事情。2 h: U; m1 b1 J2 A4 ^+ ` Y* N8 w+ D
正是因為有熱管技術的存在,使得人們改變了傳統散熱器的設計思路,擺脫了單純依靠大風量風扇獲得更好散熱效果的傳統散熱模式。取而代之的是采用低轉速、低風量風扇配合熱管技術的嶄新散熱模式。熱管技術更為PC的靜音時代帶來了契機。/ \2 M* C5 u3 w2 d9 A
走近熱管看究竟" x7 W8 ~' [6 o% m
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熱管技術為什么會有如此的高性能呢?這個問題我們要從熱力學的角度看。物體的吸熱、放熱是相對的,凡是有溫度差存在的時候,就必然出現熱從高溫處向低溫處傳遞的現象。熱傳遞有3種方式:輻射、對流、傳導,其中熱傳導最快。
3 X: L6 M+ R# D: z4 ^/ Y7 t 熱管就是利用蒸發制冷,使得熱管兩端溫度差很大,使熱量快速傳導。常見的熱管均是由管殼、吸液芯和端蓋組成。制作方法是將熱管內部抽成負壓狀態,然后充入適當的液體,這種液體沸點很低,容易揮發。管壁有吸液芯,由毛細多孔材料構成。
8 p0 P8 y! @9 T H4 H c 熱管一端為蒸發端,另外一端為冷凝端。當熱管一段受熱時,毛細管中的液體迅速蒸發,蒸氣在微小的壓力差下流向另外一端,并且釋放出熱量,重新凝結成液體。液體再沿多孔材料靠毛細力的作用流回蒸發段,如此循環不止。熱量由熱管一端傳至另外一端,這種循環是快速進行的,熱量可以被源源不斷地傳導開來。$ V2 x& L/ U, N [, k& H0 m
熱管技術的特點
4 A( o( r/ f, T3 v高速度的熱傳導效果:% O' r% L& f6 |1 K+ g
- 重量輕且構造簡單。
5 Q/ d" C' ^4 }1 g2 ]- 溫度分布平均,可作均溫或等溫動作。2 Z2 B: u# s0 g% d6 G
- 熱傳輸量大。熱傳送距離長。
3 m2 {# }. ]' N1 Z K- 沒有主動元件,本身并不耗電。% P# i* f; t: B
- 可以在無重力力場的環境下使用。8 e- s1 c* q- k! X. a5 C8 R1 o! `
- 沒有熱傳方向的限制,蒸發端以及凝結端可以互換。
1 v: y8 P, i5 v6 W' h; K- 容易加工以改變熱傳輸方向。
* m( x( {7 a, [8 _' K: I- 耐用、壽命長、可靠,易存放保管。
7 J2 ?+ s5 A3 } 熱管的制作工藝
8 F9 G' S# G% i, x看似簡單的熱管其實對工藝的要求是非常高的,下面讓我們來一起看看它的工藝及測試:
! Q3 [& V) |* E/ o: P: F- 工作流體選定:非燃性、操作溫度、熱傳量、容許熱阻、經濟性。0 @+ h, Q, x c$ w) L
- 容器材料選定:熱傳導性、真空維持度、耐壓、流體相容性(腐蝕、化學反應)。
% i4 ?; Q$ O- ^" v- u# C0 n' X- 容器及注入加工:長度、去毛邊、洗凈、封口、保存。泄漏測試就:氦氣泄漏探測、高壓氣泡檢查(防止容器出現針孔、裂隙以及氧化)。: A/ |% [8 W$ W0 O4 t
- 真空烘烤:高溫、真空的環境下對熱管組件作毛細表面脫水、脫氧處理。# I( M3 h& `7 k' u) K2 V
- 工作流體真空處理:加熱驅出(液態)、氣態液化(氣態)、真空補汞法。注入封口:鎢電極純氣熔接(這對于導熱管來說,是唯一的防漏封口法)。
4 F7 u# E: r$ U1 M- 抽樣測試:氧化/腐蝕耐用性測試、最大熱傳效能測試、最大彎曲/扁平后泄漏測試、最大彎曲/扁平后效能測試、壽命測試。4 y7 C% B; f* z# a" _, W
其他特性限制* c M# I% `3 e5 ^" ?
在熱傳輸上,熱管也有一些限制:
+ O( @3 Z+ ]! o2 L- 黏性限制:低溫的蒸氣流動黏性力。
* L# j* {8 Y, q2 \2 _, c1 M9 a4 n- 音速限制:蒸氣流達音速的塞流現象。
( O0 P2 {* B' P& b- 飛散限制:蒸氣流速過大,超過液體表面張力,使液滴飛散的剪斷力。
7 j- @9 b, t0 u- 毛細管限制:流體的流量大于毛細輸送能力。此現象易使毛細干燥,燒毀導管。
& u* ^ `) k% `$ ?4 T: e1 F- l- 沸騰限制:所有流體都達沸騰汽化時,會降低傳熱的能力。
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