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热管技术及应用[8]:微热管构造

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发表于 2021-3-14 21:13:45 | 显示全部楼层 |阅读模式

微热管的工作原理与常规热管类似,主要的区别在于:常规热管内通常存在毛细吸液芯产生毛细力以驱动工质回流,而微热管则主要通过通道尖角区域产生的毛细力驱动工质回流。自从1984Cotter提出微热管的概念以来,微热管构造从单微热管,发展到微热管簇,以及内部沟槽互通的微槽平板热管,使得微热管传热性能得到显著提高。
1.  单微热管
对于微热管的研究,最初主要集中在管径100~1000μm,管长在10~60mm的无吸液芯结构的带有尖角的单根热管,其通道横截面多为三角形、矩形或正方形,如图1所示。这三种微热管的管壁都是等厚度的直壁,通道在不同构造下存在大小不一的尖角区域,而微热管正是利用这些尖角为液体回流提供动力。但是,尖角毛细力略显不足,主要应用于传热量不大,但对均温性和稳定性要求高的场合。为了进一步提高微热管的毛细性能,一些不规则的単微热管构造形式也相继提出,如图2所示。这些异形截面形状有力增强了毛细驱动效能,进而提升了単微热管的传热能力。
图1.png
                              
图1 单微热管(直截面)
图2.png

图2 单根微热管(异形截面)

2.  微热管簇
微热管簇作为高效均热片能够有效消除局部热点,保持硅片均温,广泛应用于微小型电子元器件散热。微热管簇是在固体基板上开出一簇独立、平行的微细槽道形成,如图3所示。微型热管簇相当于将多个单根微热管集成在一起,以此来提高微热管的导热效能。然而,这种强化传热是有限的,因为它们只提供沿单个阵列微槽的轴向传热。
图3.png
图3 三角形通道微热管簇

3.  微槽平板热管
微槽平板热管与微热管簇的主要区别在于,微槽平板热管各蒸汽槽道互相连通(如图4所示),而微热管簇各通道则相互独立。由于微槽热管蒸汽腔相互连通能够实现热量二维传递,解决了微型热管簇只能一维热传递的问题,使得微热管的传热效能及均温性得到显著提高。
图4.png
图4 微槽平板热管


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