热管传热性能简介

其应力分布具有下述两个特征：① 靠近封装主体的引线部分在受到外力作用后，此部分发生的应力最大。因此，由于外力作用产生钎料接合部裂纹时，一般都集中在此处。② 应力沿引线长度方向的分布，在引线厚度约3倍长处为零。由上可知，在考虑QFP引线接合部的可靠性时，只需考虑在靠近QFP封装主体部分钎料量的可靠性即可，而沿引线长度方向的钎料量对可靠性判断所起的作用不大。靠近QFP封装主体部引线钎料量与最大应力的分布关系大致如图2所示。

热管的传热极限

热管传热能力的上限将受到一种或几种因素的影响，有些高温热管启动时，蒸汽的速度可能会达到声速。声速条件是热管达到最大传热能力的一个限制。当温度不高时，又受到黏性力的限制。热管温度升高，由于管心内工作液被蒸汽携带而受限制。此外，还会受毛细压差不足以及蒸发段烧干的限制。

1）黏性限在较长的液态金属热管中，若在蒸汽压较低的条件下启动，该压力只能用于克服蒸汽流动过程中因黏性力而引起的摩擦损失，使管内的蒸汽流速低于声速。这时，热管的传热量达到极限，称为黏性限。

2）声速限随热管蒸发段的质量流量增加，蒸汽流速沿轴向增加，到蒸发段出口处达最大马赫数（汽流速度／声速）。这种阻塞流动是热管轴向热流的一个基本条件，称为声速限。

3）携带限热管工作时，蒸汽与回流液体的流向相反。在汽液界面上的液体，因受逆向蒸汽流剪切力的作用而产生波动。当蒸汽流的速度足够高时，可将波峰上产生的液滴刮起并由蒸汽携带至冷凝段，使冷凝液的回流量减小，造成蒸发段毛细心干涸，热管停止工作。这种极限称为携带限。

4）沸腾限热管中工质的相变包括表面蒸发和在吸液心内部的沸腾。除高温的液态金属热管外，一般的热管，两种情况均可能发生。对于工质在吸液心内的沸腾，其径向热流密度的最大值，既受毛细抽吸力的限制，也受膜态沸腾的限制。

5）毛细限当热管的毛细抽吸力不足以克服液流的阻力时，回流液体受阻，使蒸发段的工质得不到补充而出现干涸，通常将干涸前热管达到的最大传热量，称为毛细限。

3 热管的典型性能热管可以在任意方向上工作，但是，当蒸发段高于冷凝段时，它的性能将会降低，这是因为冷凝端（段）的工作液要流回蒸发段时，需要克服重力的影响。图7所示为粗、中、细三种吸液心的水管（管长122cm）热性能随管位角φ的变化情况。

具有粗吸液心的热管，当它处于水平位置工作（φ＝0°）时，它的传热能力最大。当冷凝端稍微向下倾斜某个角度时，它的传热能力就会迅速下降。细吸液心在水平位置时，传送的热量不是最大，但是，当冷凝端向下倾斜一个角度时，它的传热能力不会很快下降。

热管的应用

由于热管是一种高效的传热器件，其应用范围很广，根据热管的特性，它的主要应用范围包括：① 把热源与冷源分开；② 拉平温度；③ 控制温度；④ 变换热通量；⑤ 作热开关及热二极管用等。不同的应用场合，可采用不同形式的热管。在电子设备中，主要是利用热管传递热量、拉平安装底板的温度、对设备或元器件进行温度控制以及冷却飞行器上的电子元器件等。

1．管状热管管状热管有圆形、椭圆形或其他形状的横截面，主要用来把热量传至远处或形成一个紧凑式的散热器。

图为用于行波管收集极的热管散热器。也可以把需要冷却的电子元器件直接安装在热管上，或者被冷却元器件安装在平板上，然后把热管嵌在平板内。热管与热源接触时，应尽量设法减小其接触热阻，否则就不能充分发挥热管的传热性能。

2．平板热管平板热管的管心能把工作液沿较大的表面分布开，形成一个温度梯度很小，几乎等温的表面。它可用来拉平多排元器件的温度，并冷却多排元器件。特别适用于集成电路组件、MCM组件、晶体管组件以及高功率密度组件的散热。用来冷却大功率行波管的重力助推式热管散热器。行波管收集极的底板与重力热管散热器的蒸发段平面紧密接触，行波管的热量传导到底板，通过接触面传至蒸发段表面，使蒸发段内的工作液加热升温至真空状态下的沸点温度。

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