热管散热器技术详解：原理、类型与应用
热管散热器技术详解：原理、类型与应用
什么是热管？
热管是一种高导热系数的导热元件，它依靠内部工作介质的相变来有效地进行热传递。通过将散热片嵌入散热片中可以实现散热片底座的温度均匀性和散热片的效率。它通过封闭的真空管中工作介质的蒸发和冷凝来传递热量。热管的工作介质包括低温下的氦和氮，以及高温下的钠和钾等液态金属。常用的热管工作介质是氨、水、甲醇等，利用毛细管吸收原理和其他流体来达到良好的冷却效果。它具有较高的导热系数，良好的等温性，可以任意改变冷热两面的传热面积，并且可以进行远距离传热，还可以控制温度。
散热器热管原理
热管由密封管、吸液芯和蒸汽通道组成。吸液芯被密封管的壁包围，并充满了饱和的挥发性液体。液体可以是蒸馏水、氨水、甲醇或丙酮。充满氨、甲醇和丙酮等液体的热管在低温下仍具有良好的散热能力。热管冷却如何工作？当热管运转时，其蒸发部分吸收由热源（功率半导体器件等）产生的热量，使其芯中的液体沸腾成蒸汽。加热后的蒸汽从热管的蒸发部分移走，到冷却部分，在那里冷凝成液体。然后，冷凝的液体通过吸液芯在壁上的毛细作用返回到蒸发部分，从而重复上述连续散热的循环过程。
热管类型
以热管低压原理制成的核心部件是利用液相变化高效的传热装置，其传热效率是传统金属的几倍至数百倍，可以迅速将热量从热源中带走。
三种普通热管：
- 开槽型 - 低成本，在重力作用下效果不佳
- 丝网型 - 最常见的方法
- 烧结型 - 性能最高，成本也最高
热管散热器热性能
热管传热利用导热原理和制冷剂的快速传热特性，将热量从加热对象通过热管传递给热源。嵌入式热管可以实现散热器的整体性能，热管技术使散热器即使在低速、低风量的电动机，甚至不需要风扇的情况下，也可以完全采用自然冷却方式获得令人满意的散热效果，解决了风冷散热噪声问题和大功率电源模块的散热问题。热管风冷散热器甚至还可以替代水冷却系统，以节省水资源和相关辅助设备的投资。随着热管技术的进步，其可靠性、安全性和耐用性将进一步提高，成本和价格将进一步降低。热管散热器将具有传统散热器无法比拟的优势，开辟了新的散热行业的世界。
热管优势：
- 热管散热技术具有散热效果好，热阻较小，使用寿命长，传热快等优点。热管的导热系数是普通金属的100倍以上。
- 传热方向可逆，无论任何一端都可以成为蒸发端和冷凝端；
- 出色的热响应。热管中的汽化蒸汽可以以接近声速的速度传输，从而有效地提高了热传导效果。
- 结构简单紧凑，重量轻，体积小，易于维护；
- 无功耗，无噪音，符合工业“绿色环保”要求；
- 可以在无重力的环境中使用。
热管散热器应用
热管散热器在散热器设计中嵌入了热管，以最小的设计更改提供了高达50%的现有散热器性能提升。热管解决了诸如大功率CPU、笔记本电脑CPU的远端散热，技术成熟，可靠性高，成本也随着功耗的增长而迅速降低的趋势，目前业界已开始广泛使用。一些制造商在其高功耗IC器件、高热通量密度模块等应用中也采用了这种散热解决方案。热管技术采用灯芯结构和垂直散热片，以最小的占地面积提供最大的散热量。