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热管
工作原理:
热管的加热端将工作流体蒸发成气体,气体经中空管流动至冷却端,冷却后气体凝结为液体,再被毛细结构吸回到加热端,形成反复循环,完成吸热—放热的循环,从而达到热传递的效果。

热管的不同结构
1.烧结管
2、粉末烧结+浅槽(新型烧结)
3、半粉末烧结+深槽(复合管)
4.细管
烧结管
烧结管采用光管+粉末烧结
烧结管主要利用其内部的毛细结构和工作流体的高热导率来散热。

表观密度:
指粉体自然填充于规定容器内时,单位体积粉体的质量。
它反映了粉体的颗粒大小及其不规则性。颗粒大小越小,粉体与粉体之间填充得越充分,松装密度越大;不规则性越大,粉体与粉体之间互相冲突,易形成“拱桥”,松装密度越小。
松装密度越大,粉末填充量越大,所以现在基本都是松装密度低的铜粉。

显微镜下的“拱桥”示意图
粉末烧结+浅槽(新型烧结)
由于沟槽的渗透性较高,可以加快内部工作流体的回流速度,同时烧结体与沟槽的接触面会形成接触角,也增加了内部的毛细力,达到提高性能的目的。
浅槽齿数:D6 80-100齿 D8 135齿


测试方法:
T 1 < 75 度
加热尺寸:20mm×20mm
加热长度:60mm
T 环境温度=25 3oC T3=57 ± 3 度
∆T 小于或等于 5 度 (∆T=T2 – T4)


6mm浅槽+烧结热管功率比单烧结热管更高
热管长度=200mm (φ6)

100槽烧结热管的Qmax高于烧结管。
热管厚度{{0}}.0mm(φ6)
半粉烧结+深槽(复合管)

三种不同管型的比较

同长度、同中心杆、水平试验条件下比较:复合管优于烧结管和新烧结管,新烧结管优于烧结管。
不同管型、不同角度测试对比

A.沟槽管件

B. 烧结管

C. 新型烧结管

D.复合高度= 40mm

E.复合高度= 60mm

F. 复合高度= 80mm

G.复合高度= 100mm

H.复合高度= 140mm

一、复合高度= 170mm

可以看出,复合管负角功率随填粉高度的增加而增大,而水平功率随填粉高度的增加而减小;最佳负角试验为浅槽+粉末烧结。
在设计部分粉末填充复合管时,应特别注意负角试验。
细热管的工作原理
当输入热量在蒸发段时,毛细结构内的工质被加热蒸发成水蒸气进入两侧蒸汽通道,再经蒸汽通道进入冷凝段放出潜热凝结成液体,液体经过中间毛细管芯的毛细力作用下回流至蒸发段,这样形成一个工作循环。

柔性热管散热器控制参数
粒度分布:一般来说,粉末越粗,孔隙率越高,渗透率越高,有效毛细管半径越大(毛细管力越小),渗透率大的影响大于毛细管力较小的影响,总的传热还是会增加。
中心棒尺寸:中心棒尺寸与烧结层厚度、蒸汽通道尺寸有关,蒸汽通道越小,能传输的传热量越小。
充粉密度:充粉时间不同,充粉机振动频率、振幅不同,与孔隙率、透气性及拔棒难易程度有关。
填粉长度:填粉长度只在制作复合管时才需要考虑,如果沟槽尺寸选择正确,填粉长度一般为热管长度的2/5(前提是水平或沿重力方向)。
烧结温度及时间:900~1030度,9小时。当烧结层强度不足时,可提高烧结温度或增加烧结时间,相对孔隙率会降低。
还原温度及时间:还原退火温度在550度以上,去除氧化层,增加毛细结构的亲水性,消除加工内应力。
灌水量:一般来说最佳灌水量为110%~115%,但在某些特殊情况下,例如需要同时考虑纵向和横向热阻的情况,灌水量可能为80~90%。灌水量是热管设计的最终微调,毛细结构是决定性能的主要因素。
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