熱管技術(shù)是1963年美國 LosAlamos國家實(shí)驗(yàn)室的G.M.Grover發(fā)明的一種稱為“熱管”的傳熱元件，它充分利用了熱傳導(dǎo)原理與致冷介質(zhì)的快速熱傳遞性質(zhì)，透過熱管將發(fā)熱物體的熱量迅速傳遞到熱源外，其導(dǎo)熱能力超過任何已知金屬的導(dǎo)熱能力。熱管技術(shù)以前被廣泛應(yīng)用在宇航、軍工等行業(yè)，自從被引入散熱器制造行業(yè)，使得人們改變了傳統(tǒng)散熱器的設(shè)計(jì)思路，擺脫了單純依靠高風(fēng)量電機(jī)來獲得更好散熱效果的單一散熱模式，采用熱管技術(shù)使得散熱器即便采用低轉(zhuǎn)速、低風(fēng)量電機(jī)，同樣可以得到滿意效果，使得困擾風(fēng)冷散熱的噪音問題得到良好解決。

工作原理

典型的熱管由管殼、吸液芯和端蓋組成，將管內(nèi)抽成1·3×（10負(fù)1－－－10負(fù)4）Pa的負(fù)壓后充以適量的工作液體，使緊貼管內(nèi)壁的吸液芯毛細(xì)多孔材料中充滿液體后加以密封。管的一端為蒸發(fā)段（加熱段），另一端為冷凝段（冷卻段），根據(jù)應(yīng)用需要在兩段中間可布置絕熱段。

當(dāng)熱管的一端受熱時(shí)毛紉芯中的液體蒸發(fā)汽化，蒸汽在微小的壓差下流向另一端放出熱量凝結(jié)成液體，液體再沿多孔材料靠毛細(xì)力的作用流回蒸發(fā)段。如此循環(huán)不己，熱量由熱管的一端傳至另—端。熱管在實(shí)現(xiàn)這一熱量轉(zhuǎn)移的過程中，包含了以下六個(gè)相互關(guān)聯(lián)的主要過程：

（1）熱量從熱源通過熱管管壁和充滿工作液體的吸液芯傳遞到（液－－－汽）分界面；

（2）液體在蒸發(fā)段內(nèi)的（液－－汽）分界面上蒸發(fā)；

（3）蒸汽腔內(nèi)的蒸汽從蒸發(fā)段流到冷凝段；

（4）蒸汽在冷凝段內(nèi)的汽·液分界面上凝結(jié)：

（5）熱量從（汽－－液）分界面通過吸液芯、液體和管壁傳給冷源：

（6）在吸液芯內(nèi)由于毛細(xì)作用使冷凝后的工作液體回流到蒸發(fā)段。

熱管分類

由于熱管的用途、種類和型式較多，再加上熱管在結(jié)構(gòu)、材質(zhì)和工作液體等方面各有不同之處，故而對熱管的分類也很多，常用的分類方法有以下幾種。

溫度區(qū)分

按照熱管管內(nèi)工作溫度區(qū)分，熱管可分為低溫?zé)峁埽ā?73－－－0℃）、常溫?zé)峁埽?—250℃）、中溫?zé)峁埽?50－－－450℃）、高溫?zé)峁埽?50一1000℃）等。

回流動(dòng)力區(qū)分

按照工作液體回流動(dòng)力區(qū)分，熱管可分為有芯熱管、兩相閉式熱虹吸管（又稱重力熱管）、重力輔助熱管、旋轉(zhuǎn)熱管、電流體動(dòng)力熱管、磁流體動(dòng)力熱管、滲透熱管等等。

組合方式劃分

按管殼與工作液體的組合方式劃分，（這是一種習(xí)慣的劃分方法）可分為銅—水熱管、碳鋼—水熱管、銅鋼復(fù)合—水熱管、鋁—丙酮熱管、碳鋼·榮熱管、不銹鋼·鈉熱管等等。

結(jié)構(gòu)形式區(qū)分

按結(jié)構(gòu)形式區(qū)分，可分為普通熱管、分離式熱管、毛細(xì)泵回路熱管、微型熱管、平板熱管、徑向熱管等。

功用劃分

按熱管的功用劃分，可分為傳輸熱量的熱管、熱二極管、熱開關(guān)、熱控制用熱管、仿真熱管、制冷熱管等等。

制造介紹

- 1熱管零部件及其加工

熱管的主要零部件為管殼、端蓋 - 封頭、吸液芯、腰板 - 連接密封件四部分。不同類型的熱管對這些零部件有不同的要求。

- 2 管殼

熱管的管殼大多為金屬無縫鋼管，根據(jù)不同需要可以采用不同材料，如銅、鋁、碳鋼、不銹鋼、合金鋼等。管子可以是標(biāo)準(zhǔn)圓形，也可以是異型的，如橢圓形、正方形、矩形、扁平形、波紋管等。管徑可以從2mm到200mm，甚至更大。長度可以從幾毫米到l00米以上。低溫?zé)峁軗Q熱器的管材在國外大多采用銅、鋁作為原料。采用有色金屬作管材主要是為了滿足與工作液體相容性的要求。

- 3 端蓋

熱管的端蓋具有多種結(jié)構(gòu)形式，它與熱管舶連接方式也因結(jié)構(gòu)形式而異。端蓋外圓尺寸可稍小于管殼。配合后，管殼的突出部分可作為氬弧焊的熔焊部分，不必再填焊條，焊口光滑乎整質(zhì)量容易保證。旋壓封頭是國內(nèi)外常采用的一種形式，旋壓封頭是在旋壓機(jī)上直接旋壓而成，這種端蓋形式外型美觀，強(qiáng)度好、省材省工，是一種良好的端蓋形式。

- 4吸液芯結(jié)構(gòu)

吸液芯是熱管的一個(gè)重要組成部分。吸液芯的結(jié)構(gòu)形式將直接影響到熱管和熱管換熱器的性能。近年來隨著熱管技術(shù)的發(fā)展，各國研究者在吸液芯結(jié)構(gòu)和理論研究方面做了大量工作，下面對一些典型的結(jié)構(gòu)作出簡賂的介紹。

管芯型式

一個(gè)性能優(yōu)良的管芯應(yīng)具有：

- 1足夠大的毛細(xì)抽吸壓力，或較小的管芯有效孔徑

- 2較小的液體流動(dòng)阻力，即有較高的滲透率

- 3良好的傳熱特性，即有小的徑向熱阻．

- 4良好的工藝重復(fù)性及可靠性，制造簡單，價(jià)格便宜。

管芯的構(gòu)造型式大致可分為以下幾類：

- 1緊貼管壁管芯

多層網(wǎng)的網(wǎng)層之間應(yīng)盡量緊貼，網(wǎng)與管壁之間亦應(yīng)貼合良好，網(wǎng)層數(shù)有l(wèi)至4層或更多，各層網(wǎng)的目數(shù)可相同或不同，若網(wǎng)層多，則液體流通截面大，阻力小，但徑向熱阻大；用細(xì)網(wǎng)時(shí)毛細(xì)抽吸力大但流動(dòng)阻力亦增加．如在近壁因數(shù)層用粗孔網(wǎng)，表面一層用細(xì)孔網(wǎng)，這樣可由表面細(xì)孔網(wǎng)提供較大的毛細(xì)抽吸壓力，通道內(nèi)的粗孔網(wǎng)使流動(dòng)阻力較小，但并不能改善徑向熱膽大的缺點(diǎn)．網(wǎng)芯式結(jié)構(gòu)的管芯可得到較高的毛細(xì)力和較告的毛細(xì)提升高度，但因滲透率較低，液體回流阻力較大，熱管的軸向傳熱能力受到限制．此外其徑向熱阻較大，工藝重復(fù)性差又不能適應(yīng)管道彎曲的情況，故在細(xì)長熱管中逐漸由其它管芯取代。

- 2燒結(jié)粉末管芯

由一定目數(shù)的金屬粉末燒結(jié)在管內(nèi)壁面而形成與管壁一體的燒結(jié)粉末管芯，也有用金屬絲網(wǎng)燒結(jié)在管內(nèi)壁面上的管芯．此種管芯有較高的毛細(xì)抽吸力，并較大地改善了徑向熱阻，克服了網(wǎng)芯工藝重復(fù)性差的缺點(diǎn)，但因其滲透率較差，故軸向傳熱能力仍較軸向槽道管芯及干道式管芯的小。

- 3軸向槽道式管芯

在管殼內(nèi)壁開軸向細(xì)槽以提供毛細(xì)壓頭及液體國流通道，槽的截面形狀可為矩形，梯形，圓形及變截面槽道，槽道式管芯雖然毛細(xì)壓頭較小，但液體流動(dòng)阻力甚小，因此可達(dá)到較高的軸向傳熱能力，徑向熱阻較小，工藝重復(fù)性良好，可獲得精確幼兒何參數(shù)，因而可較正確地計(jì)算毛細(xì)限，此種管子彎曲后性能基本不變，但由于其抗重力工作能力極差，不適于傾斜 - 熱端在上工作對于空間的零重力條件則是非常適用的，因此廣泛用于空間飛行器。

- 4組合管芯

一般管芯往往不能同時(shí)兼顧毛細(xì)抽吸力及滲透率，為了有高的毛細(xì)抽吸力，就要選用更細(xì)的網(wǎng)成金屬粉末，但它仍的滲透率較差，組合多層網(wǎng)雖然在這方面有所提高，可是其徑向熱陰大。組合管芯躍能兼顧毛細(xì)力和滲透率，從而能獲得高的軸向傳熱能力，而且大多數(shù)管芯的徑向熱阻甚小。它基本上把管芯分成兩部分，一部分起毛細(xì)抽吸作用，另一部分起液體回流通道作用。

重力熱管制作工藝

目前節(jié)能（余熱回收）領(lǐng)域的熱管換熱器，常用熱管多為重力熱管。重力熱管主要由管殼、端蓋、工質(zhì)三部分組成，其通常制作工藝如下：

1、機(jī)械加工（管殼、端蓋，或者直接采購）——2、前處理（管殼、端蓋除油除銹）——3、烘干——4、端蓋焊接（氬弧焊，焊口打磨）——5、充裝工質(zhì)——6、排空氣（烘烤）——7、封頭焊接（氬弧焊）——8、檢驗(yàn)

關(guān)鍵工序?yàn)椋?、排空氣，7、封頭焊接

制造工藝

吸液芯型熱管

如前所述，構(gòu)成熱管的三個(gè)主要組成部分是管殼、管芯和工質(zhì)。在設(shè)計(jì)過程中，對管殼和管芯的材料進(jìn)行合理的選擇后就可以開始制作。通常熱管的制造過程包括下面的工藝操作，并按一定的程序進(jìn)行。

1、機(jī)械加工－－－2、清洗－－－3、管芯制作－－－4、清洗－－－5、焊接－－－6、檢漏－－－－7、除氣－－－8、檢漏－－－9、充裝－－－10、封接－－－11、烘烤－－－12、檢驗(yàn)

實(shí)際制造的時(shí)候往往能達(dá)到20，甚至上百道的工序。這里只是最簡單的一些必須工序。

重力熱管

節(jié)能（如 定型機(jī)余熱回收）領(lǐng)域的熱管換熱器，常用熱管多為重力熱管。重力熱管主要由管殼、端蓋、工質(zhì)三部分組成，其通常制作工藝如下：

1、機(jī)械加工（管殼、端蓋，或者直接采購）——2、前處理（管殼、端蓋除油除銹）——3、烘干——4、端蓋焊接（氬弧焊，焊口打磨）——5、充裝工質(zhì)——6、排空氣（烘烤）——7、封頭焊接（氬弧焊）——8、檢驗(yàn)

關(guān)鍵工序?yàn)椋?、排空氣 7、封頭焊接