什么是热管?

发布时间:2011-10-10 阅读量:2325 来源: 我爱方案网 作者: benchen

在很多场合需要把LED所产生的热量以最快的速度传送到散热器,这在采用集成式的单片大功率LED中尤其重要,因为它的热量很大(功率可达50W- 100W)又很集中(有时只有30mm),这时候就必须采用热管散热。

热管也称为相变导热器,因为在其中的液体从液相变为气相而导热。它的热阻非常小,大约只有0.065°C/W。其特性如下所示:

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、优良的等温性
热管内腔的蒸汽是处于饱和状态,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。

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。

4、热管热流方向酌可逆性
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器及其他装置。

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,热管当热源温度低于这一温度时,热管就不传热。

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,热管备部分的温度亦随之变化。但人们发展了另一种热管——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。

热管工作原理

图1.  热管导热原理

其内壁采用铜粉烧结,以利于变回液相的载热体吸附其上而回流。然而,热管只能把热传送到远端,而并没有把热量散发到空气中去。所以即使采用热管,还是需要有普通的铝散热器把热量散发出去。再次要提醒注意的是,采用铜热管以后,要特别注意它和前端的铝基板以及后端的铝散热器的结合部一定要互相紧密地接触并防止由于热膨胀系数的不同而脱开。在其结合部要采用高质量的导热硅胶涂敷。


图2. 回路热管

回路热管的最大优点就是它的不需要外加动力装置就可以循环导热、导热距离长,传送功率大(几百瓦),形状多样性和不受重力要求的限制,也就是说它可以任意放置。台湾的阳杰科技公司采用了回路热管技术以后,150W的LED路灯重量只有8.5公斤,100W的LED路灯,重量只有5.5公斤。



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