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热管技术及应用[5]:超薄热管构造形式

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发表于 2021-2-6 09:54:28 | 显示全部楼层 |阅读模式
在实际应用中,超薄热管通常定义为厚度小于2.0mm的平板热管。超薄热管很薄,可紧贴电子元件表面散热,故被广泛应用于移动和可携带电子设备,如智能手机、笔记本电脑和智能手表。用于笔记本电脑和平板电脑的超薄热管厚度分别为1-2mm和0.8-1.2mm,传热能力大于20W;对于智能手机或智能手表,超薄热管厚度为0.4-0.6mm,其传热能力大于5W。目前,超薄热管主要有压扁型热管、均温板、平板微热管和超薄环路热管四种构造形式。

1.压扁型热管
压扁型热管采用直接压扁常规圆柱形热管的方法制作,其组成和工作原理与常规热管类似,如图1所示。压扁型热管沿轴向方向一般依序为蒸发段、绝热段和冷凝段。压扁型热管的制造工艺高效灵活,长扁形结构可使热管实现多热源、长距离热传递,但也存在一些缺陷,如表面积小、形状单一。压扁型热管主要应用于智能手机、平板电脑等小型移动设备。
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图1压扁型热管:(a)工作原理图;(b)实物图

2.均温板
均温板是由一个呈板状结构的封闭容器组成,容器内壁覆盖有吸液芯结构,且蒸发器和冷凝器位于该封闭容器的两侧,如图2所示。均温板内吸液芯是提高热管传热性能的关键,吸液芯产生的毛细力为液体回流提供动力,推动工质循环,提高气液相变传热效率。此外,均温板还具有重量轻、结构灵活和高导热性等优点,尤其是它具有较大的冷凝面积,使均温板普遍应用于局部热流密度大的电子设备散热。
微信截图_20210206101919.png

图2均温板:(a)工作原理图;(b)实物图

3.平板微热管
平板微热管与均温板相似,是由蒸发器、吸液芯和冷凝器组成,整体呈薄平板状,如图3所示。与均温板不同之处在于,平板为热管内部没有空腔,其蒸发器和冷凝器分别位于吸液芯的两侧,且与吸液芯紧密接触。所以,平板微热管在继承均温板高均温性能和高传热能力的同时,其厚度大大减小。因此,平板微热管主要应用于有限散热空间的高热流密度电子器件散热。

微信截图_20210206110155.png
图3 平板微热管示意图

4.超薄环路热管
超薄环路热管的组成和工作原理与传统环路式热管相似,如图4所示。典型的环路热管由蒸发器、补偿室、蒸汽通道、冷凝器和液体回流通道组成,热管整体呈环状结构。吸液芯结构位于蒸发器和补偿室内,其余回路元件均由光滑壁管组成,光滑壁管可以减少工作液体回流到蒸发器的流动阻力,这使得超薄环路热管特别适用于长距离的热传递。此外,超薄环路式热管具有相互独立的蒸发器和冷凝器,这样不仅可以消除可能发生的夹带效应,还可以传递更多的热量。因此,除了应用于移动设备散热,超薄环路热管还可应用于动力电池热控。
    微信截图_20210206102039.png
图4 超薄环路热管:(a)工作原理图;(b)实物图

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