热管的结构与材料简介

热管由管壳、管心（毛细结构）和工作液（工作介质）三部分组成。三者所选用的材料，除保证达到预定的热管传热性能外，还应保证工作过程中的相容性。

1、管壳

管壳的作用是把工作液与外界隔开，向工作液传热以及把工作液的热量传出来。因此，管壳要防漏、耐压、传热性能好。对它的要求是：

① 在蒸发段和冷凝段有高的热传导率；

② 与工作液及环境的相容性；

③ 有足够的强度和刚度，在工作温度范围内，能承受工作液的蒸汽压力；

④ 用于带电，尤其是带高压电的发热元件的传热时，应选用电绝缘材料（如玻璃、陶瓷等）。管壳的材料有铜（无氧铜）、不锈钢、铝、镍、钨及非金属材料玻璃、陶瓷等。

2、管心

管心的主要作用是产生毛细压差（抽吸力），把工作液从冷凝段输送到蒸发段。此外，还用于把工作液分布到蒸发段上可能吸热的任何范围内。管热产生的最大毛细压差随毛细孔的减小而增加，但其渗透率则随毛细孔的增大而增加。因此，均匀管心的最佳毛细孔尺寸是两者折中的结果。对水平放置和重力助推式热管可采用低性能管心，它有较大的毛细孔，如100目或150目多孔心子。在需要克服重力的场合下，需要小毛细孔。空间应用管心，要求传热能力高，可采用非均匀管心或干道管心。对管心结构的要求：

① 有大的毛细压差；

② 保证工作液流动阻力小；

③ 厚度要适当，在减小径向热阻的前提下，增加其厚度可以提高传热能力；

④ 与工作液的相容性和湿润性。为了满足这些要求，已研制成了许多管心结构，图4所示为其中的一部分管心结构。管心可分为单一和复合式的均匀管心、槽道管心、干道管心等。均匀管心有丝网状、泡沫状、毡状纤维状和烧结状等。单一管心用同一种材料制成，复合管心是由两种或多种材料组成的。

图4

图4（a）所示为用小孔丝网卷成的管心，它可获得大的毛细泵力，但工质的回流阻力大；
图4（b）所示为卷成多边形的管心，虽比圆形管心的流动阻力小，但径向导热性差，温降大。复合管心的合理设计能弥补单一管心的不足之处。
图4（e）为用粗、细不同的毛细孔丝网卷成的复合管心。其中粗孔丝网紧贴在容器的内壁，细孔丝网放在蒸汽通道一边，粗孔丝网管心提供小阻力的液通道，细孔丝网可获得较大的毛细压差。
图4（g）为在窄槽管心的槽顶圆周上，再覆盖一层细孔网卷成的管心，组成复合管心，也能获得好的效果。

3、工作液

应根据热管的工作性质，特别是工作温度的高低来选择工作液。对工作液的要求是；① 与管壳及管心的相容性。② 热稳定性要好；③ 汽化热大；④ 导热系数高；⑤ 大的表面张力；⑥ 液相和汽相的密度低；⑦ 与管壳和管心材料的湿润性好；⑧ 适当的蒸汽压力；⑨ 合适的冰点和凝固点；⑩ 其他特殊要求，如电绝缘性能等。常用的工作液见表1。

表1