热管技术
热管这项技术早在1963年就在位于美国的LosAlamos国家实验室中诞生了,其发明人是G.M.Grover。热管属于一种传热元件,它充分利用了热传导原理与致冷介质的快速热传递性质,透过热管将发热物体的热量迅速传递到热源外,其导热能力已远远超过任何已知金属的导热能力。以前热管技术一直被广泛应用在宇航、军工等行业,被引入散热器制造业还是近几年的事情。
正是因为有热管技术的存在,使得人们改变了传统散热器的设计思路,摆脱了单纯依靠大风量风扇获得更好散热效果的传统散热模式。取而代之的是采用低转速、低风量风扇配合热管技术的崭新散热模式。热管技术更为PC的静音时代带来了契机。
走近热管看究竟
热管技术为什么会有如此的高性能呢?这个问题我们要从热力学的角度看。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3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。常见的热管均是由管壳、吸液芯和端盖组成。制作方法是将热管内部抽成负压状态,然后充入适当的液体,这种液体沸点很低,容易挥发。管壁有吸液芯,由毛细多孔材料构成。
热管一端为蒸发端,另外一端为冷凝端。当热管一段受热时,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。
热管的技术特点
  • → 高速度的热传导效果
  • → 重量轻且构造简单
  • → 温度分布平均,可作均温或等温动作。
  • → 热传输量大。热传送距离长。
  • → 没有主动元件,本身并不耗电。
  • → 没有热传方向的限制,蒸发端以及凝结端可以互换。
  • → 容易加工以改变热传输方向。
  • → 耐用、寿命长、可靠,易存放保管。
热管的制作工艺
  • 看似简单的热管其实对工艺的要求是非常高的,下面让我们来一起看看它的工艺及测试:
  • → 工作流体选定:非燃性、操作温度、热传量、容许热阻、经济性。
  • → 容器材料选定:热传导性、真空维持度、耐压、流体相容性(腐蚀、化学反应)。
  • → 容器及注入加工:长度、去毛边、洗净、封口、保存。泄漏测试就:氦气泄漏探测、高压气泡检查(防止容器出现针孔、裂隙以及氧化)。
  • → 真空烘烤:高温、真空的环境下对热管组件作毛细表面脱水、脱氧处理。
  • → 工作流体真空处理:加热驱出(液态)、气态液化(气态)、真空补汞法。注入封口:钨电极纯气熔接(这对于导热管来说,是唯一的防漏封口法)。
  • → 抽样测试:氧化/腐蚀耐用性测试、最大热传效能测试、最大弯曲/扁平后泄漏测试、最大弯曲/扁平后效能测试、寿命测试。
其他特性限制
  • 在热传输上,热管也有一些限制:
  • → 黏性限制:低温的蒸气流动黏性力。
  • → 音速限制:蒸气流达音速的塞流现象。
  • → 飞散限制:蒸气流速过大,超过液体表面张力,使液滴飞散的剪断力。
  • → 毛细管限制:流体的流量大于毛细输送能力。此现象易使毛细干燥,烧毁导管。
  • → 沸腾限制:所有流体都达沸腾汽化时,会降低传热的能力。