热管技术概述1PPT课件
热管工作原理示意图
热管工作原理示意图热管技术是1963年美国洛斯阿拉莫斯(Los Alamos)国家实验室的乔治格罗佛(George 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,其导热能力超过任何已知金属的导热能力。
目录基本简介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。
现在常见于cpu的散热器上。
从热力学的角度看，为什么热管会拥有如此良好的导热能力呢？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来看（辐射、对流、传导），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。
基本工作典型的热管由管壳、吸液芯和端盖组成，将管内抽成1．3×(10负1－－－10负4)Pa的负压后充以适量的工作液体，使紧贴管内壁的吸液芯毛细多孔材料中充满液体后加以密封。
管的一端为蒸发段(加热段)，另一端为冷凝段(冷却段)，根据应用需要在两段中间可布置绝热段。
当热管的一端受热时毛纫芯中的液体蒸发汽化，蒸汽在微小的压差下流向另一端放出热量凝结成液体，液体再沿多孔材料靠毛细力的作用流回蒸发段。
热管简介
热管heat tube1.简介定义：封闭的管壳中充以工作介质并利用介质的相变吸热和放热进行热交换的高效换热元件。
一般热管由管壳、吸液芯和端盖组成。
脉动热管（自激振荡热管）主要结构形式有开式循环振荡热管，开式不循环振荡热管，带单向阀闭式循环振荡热管和无阀闭式循环振荡热管四种，见图1。
无阀闭式自激振荡热管(close loopself-oscillating heat pipe without check valve, 简称：CLSOPHP)在实际研究中更受青睐。
2.原理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,其导热能力超过任何已知金属的导热能力。
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。
CLSOHP是一种不平衡热传输装置。
其工作原理可简述为:将管内抽成真空并充入部分工质后,由于管径足够小,管内将形成不均匀分布的汽柱和液柱.在蒸发端,工质吸热产生汽泡.气泡膨胀升压推动液柱和汽柱从蒸发段流向冷凝段,汽柱到冷凝段后遇冷收缩并破裂,被冷凝成液体.在压差推动下,冷却液体从冷凝段回流到蒸发段,从而实现热量从热端到冷端的传递.3.性能影响因素3.1因素1.管径2.充灌率:对于不同工质、运行参数和结构，其具体范围值略有不同。
低充灌率下有更多的气泡，自由度更大，但同时用于显热交换的液体质量减少。
高充灌量下只有少量气泡，引起的扰动更小，气泡泵效应减小，从而降低了装置的性能。
因此，存在一最佳充灌率。
3.工质的影响用于自激振荡热管的工质应具有下列特性：1)dP/dT 值要高：确保蒸发温度较小改变时，在产生的气泡内部其相应的饱和压力改变较大，这样将有助于装置的泵效应。
2)低的动力粘性：这将产生更低的剪切力。
3)低潜热：在给定显热是主要换热模式的事实下，低潜热有助于气泡迅速产生和破裂。
4)高比热：没有专门研究明显表明流体的比热对传热性能有影响。
这方面需要进一步研究。
热管技术概述
第一章热管技术概述1、发展现状迄今为止，在众多的传热元件中，热管（heat pipe）是最有效的传热元件之一，它可以将大量热量通过很小的截面远距离地传输而无须辅助动力。
热管原理首先是由美国俄亥俄州通用发动机公司的R·S·Gauger与1944年在美国专利(N0.2350348)中提出的；1963年GMGrover在美国《应用物理》公开发表了一篇命名为“Heat Pipe”的学术论文；在1965年Cotter首次提出了比较完善的热管理论，为以后的热管理论研究奠定了基础；1967年第一根不锈钢——水热管首次被送入卫星轨道并运行成功；1969年前苏联与日本开始将热管表面通过物理办法缠绕翅片，并应用到控制恒温技术领域；1970年在美国已经开始出来商用热管，例如；横穿阿拉斯加输油管线永冻层就是用热管技术支撑的；1974年后，热管开始用于节约能源与新能源开发利用领域。
我国是70年代开展热管热管热性能研究以及热管在电子器件冷却和空间飞行器方面的应用研究。
80年代初我国的热管研究及开发的重点转向节能及能源的合理利用，相继开发了热管气气换热器、热管余热锅炉、热管蒸发器、热管热风炉、热管省煤器等节能热回收设备。
2、热管用语热管：以毛吸结构的抽吸作用来驱动工作介质完循环流动的蒸发、凝结传热元件。
无机高效热管：无机传热元件是以多种无机元素为传热载体，注入到各类金属（或非金属）管状、夹板空腔内，经抽真空密封处理后，形成具有高效热传导特性的元件。
管芯：管芯是指无机传热元件中为液态工质提供毛细抽吸力及流动通道的结构。
管壳：管壳是指包容了管芯和工质的热管壳体。
有效长度：有效长度是指计算热管传热能力的折合后的长度。
工作温度范围：工作温度范围是指由工质、管壳和管芯材料及管芯结构的性能和安全运行要求决定的无机传热元件工作温度区域。
无机介质：介质是指无机传热元件管壳空腔内部用于传递热量的多种无机元素为主的液态混合流体。
热管HeatPipe课件
同时也会增加热阻。因此，需要根据实际应用需求进行权衡。
03
隔绝材料选择
为了实现热管的热量传输，需要选择合适的隔绝材料将热量封在管内，
同时防止空气和湿气的进入。
热管制造工艺
制造工艺流程
热管的制造工艺包括多个环节，如管材切割、清洗、焊接、抽真 空等，每个环节都对最终的热管性能产生影响。
焊接质量
焊接质量直接影响热管的密封性和传热性能，高质量的焊接可以保 证热管在使用过程中不会出现泄漏现象。
抽真空工艺
为了减小空气对热管传热性能的影响，制造过程中需要对热管进行 抽真空处理，这一工艺对最终的热管性能至关重要。
04
热管性能测试
热管传热性能测试
传热效率
测试热管在不同工况下的传热效 率，包括热管长度、直径、工质 、操作压力等参数变化对传热效 率的影响。
传热温差
研究热管启动时间和达到稳态传 热的时间，以及各部分之间的温 差分布，以评估热管的传热性能 。
总结词
热管应用拓展研究主要关注将热管技术应用于新的领域和场景，以扩大其应用范围和提升其应用价值 。
详细描述
随着技术的不断发展，热管的应用领域也在不断扩大。目前，热管已经广泛应用于电子设备散热、太 阳能热利用、余热回收等领域。未来，随着人们对节能减排和高效能源利用的需求不断增加，热管有 望在更多领域得到应用，如建筑节能、新能源汽车等。
建筑节能领域
研究热管在建筑节能领域的应 用，如利用热管进行建筑物的 采暖和制冷，提高建筑物的能
源利用效率。
感谢您的观看
THANKS
当热管一端受热时，管内工质蒸发汽 化，蒸汽在压力差作用下向另一端流 动，并在另一端冷凝放热，将热量传 递出去。
热管内部发生的相变传热和热对流等 物理现象，使其具有优良的传热性能 ，能够实现快速、稳定、可靠地传递 热量。
热管技术及原理
热管技術及原理热管技术是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。
从热力学的角度看，为什么热管会拥有如此良好的导热能力呢？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，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。
热管一段为蒸发端，另外一段为冷凝端，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。
热管的基本工作典型的热管由管壳、吸液芯和端盖组成，将管内抽成1．3×(10负1－－－10负4)Pa的负压后充以适量的工作液体，使紧贴管内壁的吸液芯毛细多孔材料中充满液体后加以密封。
管的一端为蒸发段(加热段)，另一端为冷凝段(冷却段)，根据应用需要在两段中间可布置绝热段。
当热管的一端受热时毛纫芯中的液体蒸发汽化，蒸汽在微小的压差下流向另一端放出热量凝结成液体，液体再沿多孔材料靠毛细力的作用流回蒸发段。
热管讲义
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第7章 热管及热管换热器
7.4 热管换热器及其应用
3. 热管制冷系统
术器
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图7-21
热管手
*毛细管中液体弯曲面两边的压力差毛细管中液体的弯曲 面两边存在一定的压力差。当弯曲液面为球面时 2 *毛细管中液面的上升原理 R
p
如图7-6所示当毛细管刚插入液体 时，由于弯曲液面两边压力差的存在 ，B点的压力pB=p0-△p，小于大气环 境的压力p0。而毛细管外同样高度的 C点处的压力等于大气环境压力，为 了达到力平衡，毛细管中的液面开始 上升直至B点的压力与C点相同为止。 达到平衡后B点的压力满足
1 1 (T1 T2 ) Q( Rc Re ) 2 2
7.3.2 热管工作流体的选择 原则： 1、适当的饱和性质，适应的工作温度（介于工作流体的凝固点 和临界点之间 ）； 2、优良的热物理性质，满足传热和流动的要求； 3、稳定的化学性质，与壳体、吸液芯等材料相容； 4、还应考虑经济性、环保性、安全性等。
p
pl
热管内压力分布示意图
（不考虑蒸汽和液体重力作用压力降时热管内压力分布）
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第7章 热管及热管换热器
7.1概述
7.1.2热管的分类
1. 按照热管的工作温度划分 低温热管<0℃ 常温热管0～250 ℃ 中温热管250～450 ℃ 高温热管>450 ℃ 2. 按照热管的工作液体回流方式划分 有芯热管、重力热管、旋转热管、电流体动力热管 磁流体动力热管、渗透热管 3. 按照热管的结构划分 单管型热管、板型热管、回路型热管（分离型热管） 挠性热管（中间用波纹管或塑料管连接） 4. 按照热管的壳体材料和使用的工质划分 钢－水热管、炭钢－水热管、铜钢复合－水热管、铝－丙酮热管、 炭钢－萘热管、不锈钢－萘热管等
热管技术
热管技术处理器高速发展，发热量也与日俱增在过去几年里，得益于Intel和AMD的竞争，CPU前进的步伐从未停止过，从单核发展到双核，再到四核，频率从几百MHz提升到数千MHz，用户在感觉科技日新月异的同时，两家也赚得盆满钵盈。
然而在残酷的你追我赶性能竞争中，CPU功耗的增长甚至比频率的提升更为迅速，从早期的十数W（TDP）增长到现在的上百W（TDP)。
CPU看下英特尔和AMD旗下两个处理器的数据：◆AMD AM2 FX-62 Daul Core 2.8G TDP 125W（2006年发布）◆Intel Pentium 4 Extreme Edition 3.73G TDP 115W（2005年发布）英特尔和AMD为了甩开对手，屈从于利益，功耗往往是性能之后的考虑。
所幸的是，TDP在达到了100多W这样恐怖的数值时，英特尔和AMD都意识到单纯增加频率已经很难有所突破，功耗已经成为性能提升的瓶颈。
实际上，制约CPU发展的一个重要问题就是散热问题。
目前的台式机CPU，TDP功耗超过100W基本是不可取的，比较理想的数值是低于50W。
英特尔和AMD开始改良架构，设计新的核心，2006年英特尔发布的Conroe系列开始有了大幅改善，Core 2 Duo TDP只有65W，改进的Core 2 Quadro TDP为95W。
AMD Socket AM2也为小型系统设计了TDP 功耗为35W和65W的版本。
第三方实测的目前主流在主流CPU市场，TDP的增加暂时得到了控制，但在高端市场，仍不容忽视，AMD的代号K10的发烧平台Phenom FX，其TDP将达到120W，而Intel Core 2 Extreme QX6850，会在今年第三季度发布，TDP 高达130W。
实际上CPU的真实功耗要比TDP值大得多，CPU巨大的发热量最后都是谁来买单呢？答案是很明显的，买单的只能是我们这些用户。
我们不得不付出更多的精力和金钱，去安抚那颗足以“煎鸡蛋”的处理器。
热管工作原理示意图
热管工作原理示意图热管技术是1963年美国洛斯阿拉莫斯(Los Alamos)国家实验室的乔治格罗佛(George 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,其导热能力超过任何已知金属的导热能力。
目录基本简介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。
现在常见于cpu的散热器上。
从热力学的角度看，为什么热管会拥有如此良好的导热能力呢？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来看（辐射、对流、传导），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。
基本工作典型的热管由管壳、吸液芯和端盖组成，将管内抽成1．3×(10负1－－－10负4)Pa的负压后充以适量的工作液体，使紧贴管内壁的吸液芯毛细多孔材料中充满液体后加以密封。
管的一端为蒸发段(加热段)，另一端为冷凝段(冷却段)，根据应用需要在两段中间可布置绝热段。
当热管的一端受热时毛纫芯中的液体蒸发汽化，蒸汽在微小的压差下流向另一端放出热量凝结成液体，液体再沿多孔材料靠毛细力的作用流回蒸发段。
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工作原理
热管由密闭容器、吸液芯结构和少量的工作流体组成，这 种工作流体与其自身的蒸汽处于平衡状态，即饱和状态。 一段热管可分为蒸发段、绝热段和冷凝段。外界热源通过 管壁和吸液芯进入蒸发段，使吸液芯中的工作流体蒸发汽 化。在蒸汽压力的作用下气体通过绝热段进入冷凝器，凝 结为液体后，通过散热器释放出汽化潜热。冷凝后的液体 在吸液芯弯月形间隙产生的毛细压力作用下回流到蒸发段。 这样，热管便持续不断地将蒸发段运送到冷凝段。只要有 足够的毛细压力使冷凝物回流到蒸发器中，这一过程便可 不断循环往复下去。
≈Rwall,e+Rwick,e+Rwick,c+Rwall,c
热管测试——实验室与设备
功能 热管原型制作 热管测试 主要设备
热性能测试
热管测试——热反应测试
热管测试
最大热负荷和热阻测试
热管测试
热性能测试设备
热管测试
最大热负荷
要测量一根热管的最大 热负荷，通常要将热管置于 模拟的理想环境下测试。沿 热管设置热电偶监测热管的 温度变化。测试时，逐渐提 高热输入的量，同时保持运 行温度恒定，在蒸发段温度 达到极限之前，便可得到最 大热负荷，即热管的最大热 传量。
Learning Is Not Over. I Hope You Will Continue To Work Hard
演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
通过实验测量计算热阻的公式为：Rhp=(Te,ave-Tc,ave)/Q 其中
RHP =热管热阻
Te,ave =蒸发段的温度
Tc,ave =冷凝段的温度 Q=热负荷，输入功率
热管数据表
描述-1 用途——沟槽型热管以纯水为工作流体，适用于
电子产品的冷却，特别适合于温度范围在30200℃工作环境下的应用。 运行温度——热管的运行温度也就是指运行时绝 热段中蒸汽的温度。毛细传热因数（QL）C,MAX 在 固定运行温度（如60℃）下推算或通过实验测得 。对以水作为工作流体的热管，毛细传热因数（ QL）C,MAX 将随着运行温度的升高而变大。
热管数据表
描述-2 总长度——热管从一端到另一端的中心线全长。 蒸发长度——蒸发段（蒸发器）的长度，约等于
与热源接触的长度。 绝热长度——热管蒸发段与冷凝段之间的长度，
热量无法通过这一区域。 冷凝长度——冷凝段（冷凝器）的长度，约等于
散热器（冷却台或散热片）的接触长度。
描述-2
有效长度——有效长度（LEFF）是蒸发器长度的 一半加冷凝器长度的一半加绝热长度的和。
热管测试
最大热传量与温度曲线图@热管绝热温度 =60℃&热管倾斜角=00
热阻
热阻也可以计算为温度差的平均值，即蒸发段与冷凝段温 度差的平均值，除以输入功率。对一定长度的热管而言， 随着蒸发长度或冷凝长度的增加，热管中蒸发或冷凝热量 传递的面积就会加大，从而使热阻变小。例如，热管应用 于个人电脑的冷却时，蒸发段长度为30毫米，冷凝段长度 一般为30-60毫米。
热管的技术指导与应用
热管的应用
目录
简介 热管制造 性能的可靠性测试 热阻 热管测试 热管数据表 热
全面的热管研发和性能测试 精确的弯度和扁率计算 100%的老化测试 产品效率高 热传导性能强 低热阻 成本竞争力强
什么是热管
不同吸液芯结构对比
热管制造
热管性能可靠性测试
热阻——热传导基础
热传导 -铝 ~200W/m℃ -铜 ~380W/m℃
热对流 -自然对流 -强制对流
热辐射
热阻——热管中的热阻
热阻——热管对应热阻
Rhp=Rwall,e+Rwick,e+Revap+Rv+Rcond+Rwick,c+Rwall,c
描述-1
侧角——当蒸发段高于冷凝段时，热管便在无重 力模式下运行，由于克服额外产生的重心高差消 耗了一部分吸液芯结构的吸力，因此热管的毛细 传热限将降低。另一方面，当蒸发段低于冷凝段 时，热管在重力辅助模式下运行，毛细传热极限 便会大大提高。
平板热管——当热管被压扁到一定厚度时，其性 能就会降低。一般建议热管的最小厚度是原始管 道外径的一半，此时毛细传热极限的降低少于 50%。
热管有那些优良特性？
在很小范围的温差下做到较高的热负荷转移 精确的等温控制 不需要消耗能源 一体化设计不含活动活动部件 工作温度区间大 可定制的外形设计
工作流体和温差范围
*一个标准大气压下
材料与工作流体的相容性
热管吸液芯的典型结构
吸液芯结构的功能： 将液体吸回蒸发器，使液体与蒸发器表 面接触，从冷凝器表面收集并引流液体
热塔技术
热塔技术
写在最后
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
You Know, The More Powerful You Will Be
谢谢你的到来
学习并没有结束，希望大家继续努力
测试环境——这些热管数据在运行温度60℃、 倾角为0ｏ时测得。有效长度介于120－150毫米 之间，蒸发长度为30毫米，冷凝长度为30-60毫 米。其他环境下的测试结果可能有所不同。
热塔技术
大功率密度能力 100%老化和热阻测试 产品效率高 散热能力强 热阻系数低
热塔内部烧结结构
热塔
热塔技术