热管技术的原理应用与发展
热管技术的原理应用与发展
马永昌
荣信电力电子股份有限公司，辽宁鞍山高新区科技路108号，114051，
picc33@163.com
Heat Pipe Technology Application and
Development
Ma Yong-chang
Rongxin Power Electronic Co., Ltd., China
No.108 keji Road,High-Tech Zone,Anshan City, PR China,114051,
picc33@163.com
ABSTRACT: Heat pipe technology is a heat conduction
innovation emerged in 1960s, of which the heat conduction
capability is superior to all other existing metal. Heat pipe plays
very important role in heat sink manufacturing industry. In this
paper, the working principle, characteristic, category,
compatibility, workmanship and application of heat pipe is
introduced.
KEY WORD: heat pipe technology, pipe shell, pipe core,
Refrigerant
摘要：热管技术是20世纪60年代出现的一种传热新技术，
其导热能力超过任何已知金属的导热能力，在散热器制造行
业占有重要的地位，本文从热管的基本原理、特性、类别、
相容性、热管的制造及加工工艺和热管的应用与发展等几个
方面对热管技术作一简要的阐述。
关键词：热管技术、管壳、管芯、工质
0.引言
热管传热利用了热传导原理与致冷介质的快速
热传递性质，通过热管将发热物体的热量迅速传递
到热源外。采用热管技术使得散热器即便采用低转
速、低风量电机，甚至不需风机，完全采用自冷方
式，同样可以得到满意的散热效果，使得困扰风冷
散热的噪音问题以及大功率电力模块散热问题得到
良好解决，开辟了散热行业的新天地。
1.热管的基本工作原理
1.1工作原理 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。热传递有三种方式：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
蒸发段（简称热端），另外一端为冷凝段（简称冷
端），当热管蒸发段受热时，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。
1.2组成与工作过程 典型的热管由管壳、吸液芯和端盖组成，将管
内抽成1．3×(10-1－－－10-4)Pa的负压后充以适
量的工作液体，使紧贴管内壁毛细多孔材料中的吸
液芯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细芯
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。如此循环不己，热量由热
管的一端传至另—端。热管在实现这一热量转移的
过程中，包含了以下六个相互关联的主要过程：
(1)热量从热源通过热管管壁和充满工作液体的吸
液芯传递到（液－－汽）分界面；
(2)液体在蒸发段内的（液－－汽）分界面上蒸发；
(3)蒸汽腔内的蒸汽从蒸发段流到冷凝段；
(4)蒸汽在冷凝段内的汽－－液分界面上凝结；
(5)热量从（汽－－液）分界面通过吸液芯、液体和
管壁传给冷源；
(6)在吸液芯内由于毛细作用使冷凝后的工作液体
回流到蒸发段。
1.3工作条件
图1热管管内汽-液交界面质量流、压力 和温度沿管长的变化示意图 图1表示了热管管内汽-液交界面形状，蒸气质
量、流量、压力以及管壁温度Tw和管内蒸气温度
Tv沿管长的变化趋势。沿整个热管长度，汽-液交
界处的汽相与液相之间的静压差都与该处的局部毛
细压差相平衡。
热管正常工作的必要条件是△ Pc ≥ △Pl +△ P v
+△ Pg
其中△ Pc：毛细压头—是热管内部工作液体循
环的推动力，用来克服蒸汽从蒸发段流向冷凝段的
压力降△Pv，冷凝液体从冷凝段流回蒸发段的压力
降△Pl，和重力场对液体流动的压力降△Pg(△Pg
可以是正值,是负值或为零,视热管在重力场中的位
置而定)。
2.热管的基本特性
热管是依靠自身内部工作液体相变来实现传热
的传热元件，具有以下基本特性。
2.1很高的导热性
热管内部主要靠工作液体的汽、液相变传热，
热阻很小，因此具有很高的导热能力。与银、铜、
铝等金属相比，单位重量的热管可多传递几个数量
级的热量。当然，高导热性也是相对而言的，温差
总是存在的，可能违反热力学第二定律，并且热管
的传热能力受到各种因素的限制，存在着一些传热
极限；热管的轴向导热性很强，径向并无太大的改
善(径向热管除外)。
2.2优良的等温性
热管内腔的蒸汽处于饱和状态，饱和蒸汽的压
力决定于饱和温度，饱和蒸汽从蒸发段流向冷凝段
所产生的压降很小，根据热力学中的方程式可知，
温降亦很小，因而热管具有优良的等温性。
2.3热流密度可变性
热管可以独立改变蒸发段或冷却段的加热面
积，即以较小的加热面积输入热量，而以较大的冷
却面积输出热量，或者热管可以较大的传热面积输
入热量，而以较小的冷却面积输出热量，这样即可
以改变热流密度，解决一些其他方法难以解决的传
热难题。
2.4热流方向可逆性
一根水平放置的有芯热管，由于其内部循环动
力是毛细力，因此任意一端受热就可作为蒸发段，
而另一端向外散热就成为冷凝段。此特点可用于宇
宙飞船和人造卫星在空间的温度展平，也可用于先
放热后吸热的化学反应容器及其他装置。
2.5热二极管与热开关性能
热管可做成热二极管或热开关，所谓热二极管
就是只允许热流向一个方向流动，而不允许向相反
的方向流动；热开关则是当热源温度高于某一温度
时，热管开始工作，当热源温度低于这一温度时，
热管就不传热。
2.6恒温特性(可控热管)
普通热管的各部分热阻基本上不随加热量的变
化而变，因此当加热量变化时，热管各部分的温度
亦随之变化。近年来出现了另一种新型热管——可
变导热管，使得冷凝段的热阻随加热量的增加而降
低、随加热量的减少而增加，这样可使热管在加热
量大幅度变化的情况下，蒸汽温度变化极小，实现
温度的控制，这就是热管的恒温特性。
2.7环境的适应性
热管的形状可随热源和冷源的条件而变化，热
管可做成电机的转轴、燃气轮机的叶片、钻头、手
术刀等等，热管也可做成分离式的，以适应长距离
或冲热流体不能混合的情况下的换热；热管既可以
用于地面(重力场)，也可用于空间(无重力场)。
3.热管的分类
由于热管的用途、种类和型式较多，再加上热
管在结构、材质和工作液体等方面各有不同之处，
故而对热管的分类也很多，常用的分类方法有以下
几种。
(1)按照热管管内工作温度区分热管可分为：低温热
管(—273－－－0℃)、常温热管(0—250℃)、中温
热管[250－－－450℃)、高温热管(450一1000℃)
等。
(2)按照工作液体回流动力区分热管可分为：有芯热
管、两相闭式热虹吸管(又称重力热管)、重力辅助
热管、旋转热管、电流体动力热管、磁流体动力热
管、渗透热管等等。
(3)按管壳与工作液体的组合方式划分(这是一种习
惯的划分方法)可分为：铜—水热管、碳钢—水热管、
铜钢复合—水热管、铝—丙酮热管、碳钢—萘热管、
不锈钢—钠热管等等。
(4)按结构形式区分可分为：普通热管、分离式热管、
毛细泵回路热管、微型热管、平板热管、径向热管
等。
(5)按热管的功用划分可分为：传输热量的热管、热
二极管、热开关、热控制用热管、仿真热管、制冷
热管等等。
4.热管的相容性及寿命
热管的相容性是指热管在预期的设计寿命内，
管内工作液体同壳体不发生显著的化学反应或物理
变化，或有变化但不足以影响热管的工作性能。相
容性在热管的应用中具有重要的意义。只有长期相
容性良好的热管，才能保证稳定的传热性能，长期
的工作寿命及工业应用的可能性。碳钢－水热管正
是通过化学处理的方法，有效地解决了碳钢与水的
化学反应问题，才使得碳钢—水热管这种高性能、
长寿命、低成本的热管得以在工业中大规模推广使
用。 影响热管寿命的因素很多，归结起来，造成热
管不相容的主要形式有以下三方面，即：产生不凝
性气体，工作液体热物性恶化，管壳材料的腐蚀、
溶解。
(1)产生不凝性气体：
由于工作液体与热管材料发生化学反应或电化
学反应，产生不凝性气体，在热管工作时，该气体
被蒸汽流吹扫到冷凝段聚集起来形成气塞，从而使
有效冷凝面积减小，热阻增大，传热性能恶化，传
热能力降低甚至失效。
(2)工作液体物性恶化：
有机工作介质在一定温度下，会逐渐发生分解，
这主要是由于有机工作液体的性质不稳定，或与热
管壳体材料发生化学反应，使工作介质改变其物理
性能，如甲苯、烷、烃类等有机工作液体易发生该
类不相容现象。
(3)管壳材料的腐蚀、溶解：
工作液体在管壳内连续流动，同时存在着温差、
杂质等因素，使管壳材料发生溶解和腐蚀，流动阻
力增大，使热管传热性能降低。当管壳被腐蚀后，
引起强度下降，甚至引起管壳的腐蚀穿孔，使热管
完全失效。这类现象常发生在碱金属高温热管中。
5. 热管制造
热管的主要零部件为管壳、端盖(封头)、吸液
芯、腰板(连接密封件)四部分。不同类型的热管对
这些零部件有不同的要求。
(1)管壳
热管的管壳大多为金属无缝钢管，根据不同需
要可以采用不同材料，如铜、铝、碳钢、不锈钢、
合金钢等。管子可以是标准圆形，也可以是异型的，
如椭圆形、正方形、矩形、扁平形、波纹管等。管
径可以从2mm到200mm，甚至更大。长度可以从几
毫米到l00米以上。低温热管换热器的管材在国外
大多采用铜、铝作为原料。采用有色金属作管材主
要是为了满足与工作液体相容性的要求。
(2)端盖
热管的端盖具有多种结构形式，它与热管连接
方式也因结构形式而异。端盖外圆尺寸可稍小于管
壳。配合后，管壳的突出部分可作为氩弧焊的熔焊
部分，不必再填焊条，焊口光滑平整、质量容易保
证。
旋压封头是国内外常采用的一种形式，旋压封
头是在旋压机上直接旋压而成，这种端盖形式外型
热管原理生活中的应用
热管原理生活中的应用
1. 热管的基本原理
热管是一种利用液体和气体在封闭系统中传递热量的设备。其基本原理是利用液体在低温端被加热后蒸发成气体，在高温端被冷却后凝结成液体，从而实现热量传递。热管由内管、外管和工作介质组成，内管内充满工作介质。
2. 热管在电子设备中的应用
2.1 CPU散热器
热管广泛应用于CPU散热器中。CPU在工作过程中会产生大量热量，如果不能及时散热，会导致CPU温度过高，影响计算机的性能和稳定性。热管散热器通过将CPU产生的热量传递到风扇上，并利用风扇的散热效果将热量排出，保持CPU的正常工作温度。
2.2 电子设备散热
除了CPU散热器，热管还广泛应用于其他电子设备的散热中。例如，笔记本电脑中的散热器、手机中的散热模组等都可以利用热管的原理将热量传递到散热器上，实现快速散热，保障设备的正常工作。
3. 热管在能源领域的应用
3.1 太阳能热水器
太阳能热水器利用太阳能将水加热至一定温度。在太阳能集热器中，热管被用来将吸收的热量传递到储水箱中，提供热水供应。热管的高热传导和热量传递效率使得太阳能热水器的热量转换更加高效。
3.2 核反应堆传热系统
目前一些核反应堆的传热系统中，也采用了热管的技术。传统的传热系统使用流体循环进行热量传递，而热管可以直接将热量传递到合适的位置，不需要额外的能量消耗，提高了传热效率和系统可靠性。 4. 热管在航天领域的应用
4.1 航天器温度控制
航天器在太空中会面临极端的温度变化，需要对温度进行有效控制。热管可以通过将热量从较热的部分传递到较冷的部分，实现航天器内部温度的均衡。在航天器的结构中，热管被广泛应用于温控系统，保护航天器内部设备的正常运行。
4.2 空调系统
在航天站和宇航器中，也需要进行空调系统的设计。热管可以作为传热装置，将处于不同温度的空气导入相应的区域，实现温度的均衡。热管可以减小空调系统的体积和重量，提高系统的效率和可靠性。
热管空调的工作原理及应用
热管空调的工作原理及应用
热管空调是一种利用热管原理实现空气调节的空调系统。热管是一种热传导装置，它由真空密封的铜管内充注工质组成。热管中的工质在低温端吸热蒸发，然后通过热管的内壁传导到高温端，再在高温端冷凝释放热量。
热管空调的工作原理是通过热传导和相变两个过程实现的。当热管的低温端进入空气后，空气冷却热管，使内部的工质蒸发。蒸发的工质通过热管内壁传导到高温端，并在高温端冷凝成液体，释放热量。循环而言，热管空调不断将热量从低温区转移到高温区，从而实现冷却效果。
热管空调的应用主要集中在小型或特殊空间环境的空气调节需求。由于热管结构紧凑且无需外部机械驱动，热管空调适用于空间有限、安装条件较为复杂或需要隔音的场合。例如，在电子设备、光学仪器、航空航天器等高密度排列的设备中，热管空调可以有效解决设备过热问题，提高设备性能和可靠性。此外，热管空调还可用于特殊环境，如航天器舱内、船舶机舱、地下工程、密闭车辆等，以满足这些环境的空气调节需求。
热管技术在热能工程中的应用
浅谈热管技术在热能工程中的应用
摘要：热管技术越来越得到人们的重视,热管的应用也日益广泛。本文首先介绍了热管的基本组成及工作原理，然后分析了热管在热能工程中应用的技术关键，最后阐述了热管技术在热能工程中的应用。
关键词：热管技术；热能工程；应用
中图分类号：k826.16 文献标识码：a 文章编号：
热管是一种能快速将热能从一点传至另一点的装置，由于它具有超常的热传导能力，而且几乎没有热损耗，因此它被称作传热超导体，其导热系数为铜的数千倍。热管是一种新型的高效传热元件，最早应用于航天领域，由于其具有极好的传热性能、结构简单、工作可靠、使用寿命长等优点，被迅速推广应用于电子电器、机械设备的冷却等方面。近 10 多年来热管技术在在热能工程中的应用受到特别重视。
1 热管的基本组成及工作原理
1.1 热管的基本组成
热管是由管壳、管芯(或称吸液管)和工作液体三部分组成。管壳是由碳钢、不锈钢、铜等金属材料制造的能承受一定压力的完全密闭的管状容器，内部空腔具有较高的原始真空度。管芯是紧贴管壁的由毛细多孔结构材料制成，它一般为金属丝网或烧结的金属粉末。工业用热管也有采用槽道吸液结构或丝网与槽道复合结构。工作液体是热管工作时传递热量的工作介质，一般有水、氨、甲醇、丙酮、r-21、r-113等，其中水的工作范围为45~210℃。工作液在热管内呈气态和液态两种工作状态，它是在热管处于真空状态下被充入，并填满毛细材料中的微孔，然后予以密封的。
1.2 热管的工作原理
如果将热管的一端加热，另一端冷却，中间一段用某种材料绝热起来，此时，管内将开始两相传热过程。由于蒸发段被加热而工质蒸发，此时所输入的热量作为蒸发潜热被吸收；又由于热管内预先进行了除气处理(抽真空)，所以充装的工质(液体)容易发生沸腾，蒸发段和冷凝段(热管的两端)存在温差，因而产生压差(蒸气)，蒸气乃从蒸发段流向冷凝段。因为热管内的蒸气是在其温度下的饱和蒸气，所以由于冷却，在冷凝段的蒸气容易凝结并放出潜热，而还原成液体。然后依靠毛细抽力使液体返回蒸发段，从而重复地进行上述循环。这样，通过管内工质的连续相变而完成热量的连续转移。
热管技术的工作原理及在多领域中的应用
热管技术的工作原理及在多领域中的应用
1、热管的基本组成及工作原理
A、热管的组成：
热管主要由主体（一根封闭的金属管）、充注工作介质的内腔和毛细结构（管芯）。在制作时，管内的空气和其他杂物要清除干净，需为真空状态。
B、热管的工作原理：
一个完成的热管，沿轴可分为蒸发段、绝热段和冷凝段三部分。当热管在工作时，热管的蒸发段受到外界热量影响，此处的工作介质受热蒸发，蒸发后气压迅速升高，由于蒸发段与冷凝段气压不同，蒸发段的蒸汽沿着通道流向冷凝段，冷凝段温度低于蒸发段，于是蒸汽在此处释放热量并冷凝，回落到蒸发段，此时就完成了热量的传递。如此的周而复始，就完成了大量的热量的传递。热管热量的传递是无外力自动发生的，利用工作介质的相变来进行的，通常只要有温差，就能产生热量的传递。由于蒸发段与冷凝段之间是有绝热装置完全隔离开的，因此能够保证热管内的热量不会散失到外界，保证了热量的传递。
2、热管技术的应用
由于热管技术具有很快的传热速度，因此被应用于各个领域。而且在使用过程中，可根据实际使用情况，可通过热管将热源和冷源完全分离开来完成热量的传递，非常的灵活和便捷。 A、在航空航天中的应用
热管技术最早是应用于航天航空中的。航天器在天空中时，向着阳光的一面温度高，背阴面温度较低，温差较大，而利用热管技术，热管的蒸发段从向阳的一面吸收热量，传递到背阴的一面，以此来实现两侧温度的平衡，避免两侧的温差过大，导致航天器出现故障。
B、工业领域中的热回收应用
在工业领域，余热资源非常多，但能够再次进行利用的却很有限，由于技术或资金的原因，导致一些余热资源被浪费掉了。如很常见的烘干或类似的工序，需要先将环境中的空气（即新风）送进反应炉中，经过加温，加热到符合条件的热度后，在进行下一步作业，为保证炉内空气的新鲜和维持一定的压力，需要将作业完后的空气排出，此时排除的空气会带有一定的热量；通过热管技术，对这部分热量进行回收，对新风进行预热，就减少了能源的投入，降低了成本。
热管工作原理
热管工作原理
引言概述：
热管是一种利用液体在内部循环运动传热的热传导器件，具有高效、快速、均匀传热的特点。本文将详细介绍热管的工作原理及其应用。
一、热管结构
1.1 热管壳体：通常为金属材料制成，内部充满工作流体。
1.2 蒸发段：位于热管的一端，液体在此蒸发成气体。
1.3 冷凝段：位于热管的另一端，气体在此冷凝成液体。
二、热管工作原理
2.1 蒸发：热管的蒸发段受热后，液体吸收热量蒸发成气体。
2.2 运动：气体在热管内部产生对流运动，将热量传递到冷凝段。
2.3 冷凝：气体在冷凝段散热后，冷凝成液体，完成热量传递循环。
三、热管的应用领域
3.1 电子散热：热管可用于电子设备的散热，提高散热效率。
3.2 温度调节：热管可用于调节温度，保持设备稳定工作。
3.3 空调制冷：热管在空调中的应用可提高制冷效果，节能环保。
四、热管的优势
4.1 高效传热：热管传热效率高，传热速度快。
4.2 均匀传热：热管能够实现均匀传热，避免局部过热。 4.3 结构简单：热管结构简单，易于创造和维护。
五、热管的发展前景
5.1 新材料应用：随着新材料的应用，热管的传热效率将进一步提升。
5.2 智能化应用：热管在智能设备中的应用将更加广泛，提高设备性能。
5.3 绿色环保：热管的节能环保特性将使其在未来得到更广泛的应用。
总结：
热管作为一种高效的热传导器件，在电子散热、温度调节、空调制冷等领域具有重要应用价值，其优势在于高效传热、均匀传热和结构简单。随着新材料和智能化技术的发展，热管的应用前景将更加广阔，为节能环保做出贡献。
热管应用场景
热管应用场景
一、热管的神奇面纱
你有没有想过，电脑、手机、空调这些电子设备，为什么能够长时间运行而不爆炸？是的，就是热管！你可能会问，这东西听起来像是个高大上的科技名词，可其实它就是我们日常生活中默默无闻的一位“幕后英雄”。热管的作用，就是通过传导和蒸发的方式，把设备中的热量带走，就像给它们装上了一个小小的空调系统。咦，怎么能这么简单？对，就是这么简单。你想象一下，当你用手机玩游戏，手机渐渐变热，就像在蒸桑拿一样，突然冒出来的热管就像一根吸热的“魔法棒”，将这些热量一股脑地吸走，让你的手机再也不会因为过热死机。
二、热管的工作原理
说到这里，咱们不妨聊聊热管到底是怎么干活的。其实啊，热管就是一根里头装着液体的管子，当它一端受热时，里面的液体就开始蒸发，形成气体。这时候，气体就会“跑”到冷的一端，把热量带走，然后又在那儿冷却成液体，再回到热的一端继续循环。就这样，这根小管子就像一个不停工作的“热交换器”，源源不断地将热量移走。没错，可能你觉得听起来有点晦涩，但其实它就是依赖于液体和气体之间的相互转换，来达到快速散热的效果。就像你去洗澡时，热水蒸汽很快就会在玻璃上留下水雾，这个原理也差不多。简单说，就是热管像个“热量搬运工”，一个人肩负起了整个散热大任务。
三、热管的应用场景
接下来咱们聊聊热管到底是怎么在我们生活中“大显神通”的。首先说电脑散热吧，尤其是游戏本、工作站这些高性能的机器，它们运算一大堆数据，发热量特别大。没有热管，它们早就变成了“高温”炸弹，根本不能正常工作。你试想一下，电脑上面就算再
加个“风扇”，那个热气也得不到彻底的排放，不用几分钟，屏幕都快烫手了。这时候热管就派上用场了，它们以迅雷不及掩耳之势，把热量一股脑地带走，让电脑“清凉一夏”，玩家们才能继续肆意开黑。
再说说空调，大家都知道空调是夏天必备良品，但你知道吗，空调内部也离不开热管的帮忙。你打开空调，吹出凉风，但这风可不是凭空来的，而是通过蒸发散热的方式冷却下来的。热管在这里扮演着至关重要的角色，它们确保空调的压缩机和冷凝器之间热量的高效交换，避免空调过热工作不正常。热管的使用还可以大大减小空调的体积和重量，不至于让它变成“庞然大物”。想想看，空调也能变得轻巧，不愧是现代科技的小能手！
热管的工作原理
热管的工作原理
热管是一种利用液体对热量的高效传导来传递热量的热传导器件。它由密封的金属管组成，内部充满了一定量的工作流体，通常是液态铜、水、甲烷等。热管的工作原理基于液体在热力学条件下的相变和对流传热。
当热管的一端受热时，工作流体吸收热量，从液态转变为气态，然后在管内对流传热，将热量传递到另一端。受热端的温度升高使得工作流体的压力增加，从而将气态的工作流体推向冷却端。在冷却端，工作流体释放热量，从气态转变为液态，然后再次被吸收到受热端，形成闭合的热量传递循环。
热管的工作原理可以用来解释其高效的热传导特性。相比于固体材料，液态工作流体的相变和对流传热能够大大提高热管的传热效率。此外，热管还具有自动调节的特性，当受热端温度升高时，工作流体的压力增加，从而增加了对流传热的速度，从而能够更快地将热量传递到冷却端。
热管的工作原理还使其具有一定的温度均衡能力。在受热端和冷却端温差较大时，热管能够快速将热量从受热端传递到冷却端，从而实现温度均衡。这使得热管在一些需要温度稳定的应用中具有很大的优势，比如在电子设备散热、太空航天器件散热等方面。
总的来说，热管的工作原理基于液态工作流体的相变和对流传热。它具有高效的热传导特性、自动调节能力和温度均衡能力，使得其在热管理领域具有广泛的应用前景。随着科学技术的不断发展，相信热管在未来会有更多的创新和应用。
热管技术的应用展望
第２８卷第３期 ２００６年９月 甘肃冶金
ＧＡＮＳＵ ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＹ ＶｏＩ．２８ Ｎｏ．３ Ｓｅｐ．，２００６
文章编号：１６７２－４４６１（２００６）０３－００９８－０２
技术的应用展望
魏新宇 ，李树勋 ，昊奇
（１．西安航空技术高等专科学校动力工程系，陕西西安７１００７７；２．兰州理工大学石油化工学院，甘肃 兰州７３００５０）
摘要：简单介绍了热管的基本原理、性能特点，以及热管在各个领域的实际应用，总结出热管及热管换热器的发展前景。
关键词：热管；应用；进展 中图分类号：ＴＫ１７２．４ 文献标识码：Ａ
Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ Ｈｅａｔ Ｐｉｐｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ＷＥＩ Ｘｉｎ—ｙｕ’，ＬＩ Ｓｈｕ—ｘｕｎ。，ｗＵ Ｑｉ。
（１．ｘｉ ａｎ Ａｅｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｘｉ ａｎ ７１００７７，Ｃｈｉｎａ；２．Ｌａｎｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈ．，Ｌａｎｚｈｏｕ ７３００５０，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｅａｔ ｐｉｐｅ ｉｎ ｓｏｍｅ ｆｉｅｌｄｓ ａｒｅ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ，
ｔｈｅｎ ａｎａｌｙｚｅｄ ｔｈｅ ｐｒｅｓｅｎｔ ｓｔａｔｕｓ ａｎｄ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｉｔｓ ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ ｔｅｎｄｅｎｃｙ ｉｎ ｔｈｅ ｆｕｔｕｒｅ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｈｅａｔ ｐｉｐｅ；ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ；ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ
１ 引言
热管的构想１９４２年首次由美国人Ｒ Ｓ Ｇａｎｇｅｒ提出。 １９６４年，美国Ｌｏｅ Ａｈｒａ科学实验室的Ｇ Ｍ Ｇｒａｖｅｒ及其合作
者Ｔ Ｐ Ｃｏｔｔｅｒ与Ｇ Ｆ Ｅｂｏｎ制成高温钠热管，并定名为Ｈｅａｔ Ｈｐｅ。４０多年来，美、日、德、意、英、法、原苏联等国相继对热
热管工作原理 2
热管工作原理
引言概述：
热管是一种利用液体在内部循环传热的热传导装置。它具有高效、可靠、轻巧等优点，在众多领域中得到广泛应用。本文将详细介绍热管的工作原理及其应用。
一、热管的基本结构
1.1 热管的外壳：热管的外壳通常由金属材料制成，具有良好的导热性能和机械强度，能够保护内部结构。
1.2 热管的工作介质：热管内部充满了一种工作介质，通常为液态。这种工作介质的选择取决于热管的工作温度范围和要求。
1.3 热管的内部结构：热管内部包含蒸发段、冷凝段和毛细管三个主要部份。蒸发段吸热后使工作介质蒸发，冷凝段则将蒸发后的工作介质冷凝成液体，毛细管起到连接蒸发段和冷凝段的作用。
二、热管的工作原理
2.1 蒸发：当热管蒸发段受热时，工作介质吸收热量并蒸发成气体。蒸发过程中，工作介质的温度升高，压力增加，气体在热管内部形成高压区域。
2.2 冷凝：高压区域的气体流向冷凝段，在冷凝段的冷却作用下，气体释放热量并凝结成液体。冷凝过程中，工作介质的温度下降，压力减小，液体在热管内部形成低压区域。
2.3 毛细管效应：由于蒸发段和冷凝段之间存在压力差，液体味通过毛细管效应从低压区域流向高压区域，使得热管内的工作介质形成循环。
三、热管的优点 3.1 高效传热：热管利用液体的蒸发和冷凝过程，实现了高效的热传导，使得热能能够快速、均匀地传递。
3.2 可靠性高：热管没有机械运动部件，结构简单，因此具有较高的可靠性和稳定性，能够长期稳定工作。
3.3 分量轻巧：相比于传统的散热器，热管的体积小、分量轻，适合于对分量要求较高的场景，如航空航天领域。
四、热管的应用领域
4.1 电子散热：热管广泛应用于电子设备的散热领域，如计算机、手机等，能够快速将设备内部的热量传递到散热器中。
4.2 光电散热：在光电子器件中，热管能够有效传导产生的热量，保证器件的正常工作温度，提高器件的寿命和性能。
4.3 空调制冷：热管在空调制冷系统中被广泛应用，能够快速传递热量，提高制冷效果，提高空调的能效比。
热管的换热基本知识及其换热计算
热管的换热原理及其换热计算
一热管简介
热管是近几十年发展起来的一种具有高导热性能的传热元件，热
管最早应用于航天领域，时至今日，已经从航天、航天器中的均温和
控温扩展到了工业技术的各个领域， 石油、化工、能源、动力、冶金、
电子、机械及医疗等各个部门都逐渐应用了热管技术。
热管一般由管壳、起毛细管作用的通道、以及传递热能的工质构
成，热管自身形成一个高真空封闭系统，沿轴向可将热管分为三段，
即蒸发段、冷凝段和绝热段。其结构如图所示：
condensation adiabatic section evaporation
vapor flow
container
liquid flow
热管的工作原理是：外部热源的热量，通过蒸发段的管壁和浸满
工质的吸液芯的导热使液体工质的温度上升； 液体温度上升，液面蒸
发，直至达到饱和蒸气压，此时热量以潜热的方式传给蒸气。蒸发段 的饱
和蒸汽压随着液体温度上升而升高。在压差的作用下，蒸气通过 蒸气通道流向低压且温度也较低的冷凝段， 并在冷凝段的气液界面上 冷凝，放出潜热。放出的热量从气液界面通过充满工质的吸液芯和管 壁的导热，传给热管外冷源。冷凝的液体通过吸液芯回流到蒸发段， 完成一个循环。如此往复，不断地将热量从蒸发段传至冷凝段。绝热 段的作用除了为流体提供通道外，还起着把蒸气段和冷凝段隔开的作 用，并使管内工质不与外界进行热量传递。
在热管真空度达到要求的情况下，热管的传热能力主要取决于热 管吸液芯的设计。根据热管的不同应用场合，我公司设计有多种不同 的热管吸液芯，包括：轴向槽道吸液芯、丝网吸液芯和烧结芯 等。基 于热管技术的相变传热原理、热管结构的合理设计以及专业可靠的品 质保证，多年实践证明，我公司生产的热管及热管组件正逐渐迈向越 来越广阔的市场。
(1)产品展示
（2）产品参数说明
项目 技术参数
热管长度 > 100mm
主体材料 铜管
毛细结构 槽沟/烧结芯/丝网管