热管正常工作的必要条件

1、热管正常工作的必要条件热管现在对于我们来说已是非常之熟悉，它在PC散热得到了广泛普及的应用，其原理也很好理解，是一种利用相变过程中要吸收/散发热量的性质来进行冷却的技术。N口足 If at Ih6 wttir i i th白 l*i白al 呷白 will 白vapor白M at btlow 1C0 u C du白：d Ihn Itnv pd舶u怕 i isid ths h$由 pipd.THERMACORE Heat Pipe热管工作流程示意图典型的热管由管壳、吸液芯和端盖组成，将管内抽成一定负压后充以适量的工作物质（工 质），使紧贴管内壁的吸液芯毛细孔中充满液体后加以密封。当热管一端受热时毛

2、细芯中的 工质蒸发汽化，蒸汽在微小压差下流向另一端放出热量后凝结成液体，液体再沿多孔材料借 助毛细力和重力流回蒸发端，如此循环不断传递热量。热管的基本构造一般来说，热管中的工质需要根据工作温度区间进行选择，对于PC散热，考虑到成本因素，厂商们一般选择的是纯水和部分添加剂。不过看到有同学说，我剪开热管为什么没有 看到液体?实际上热管里的工质是很少的，过多的话会引发液体阻塞现象，导致冷凝端无法正常工 作，当然过少也不好，流体无法将毛细结构孔隙填充，造成热管蒸发端局部干燥。热管的直 径、毛细结构、热管长度都会直接影响到液体的填入量。最常见的直径6mm长度15cm的 热管其工质装填量大约为0.5毫升，

3、而且都填充在毛细孔中，所以就算剪开热管也不会看到 有液体流出。著名科学家Cotter为热管学奠定了理论基础，一般称之为Cotter理论，其中提到了热 管正常工作的必要条件： Pc Pl + Pv + Pg热管内的流体流动属于汽-液两相逆流流动，其中蒸汽从蒸发段流向冷凝段会产生压力 降Pv，冷凝液体从冷凝段流回蒸发段会产生压力降 Pl，而重力场对液体流动也会产生压 力降Pg （可以是正值，是负值或为零，视热管在重力场中的位置而定）。 Pl+Pv+Pg 形成了工质回流的阻力，而热管中工质的循环动力是靠毛细吸液芯结构与工作液体产生的毛 细压头，也就是 Pc。热管传热中存在各种极限 Pv和Pl 一般随

4、热负荷的增加而增在，主要受工质的黏度、密度、质量流量、热管 长度、多孔物质渗透系数等影响，而Pc则由吸液芯结构决定的，如毛细孔半径越小 Pc 越大。毛细结构为循环提供的毛细压头是有限的，如果由毛细力作用抽回的液体不能满足蒸 发所需的量，便会出现蒸发段的吸液芯干涸，蒸发段管壁温度剧烈上升，甚至出现烧坏管壁 和热源的现象，这就是常见的毛细极限。显然我们今天不是来学习如何去计算Pc/Pv/Pl这些数据，只关心Pg这一项，由 重力场引起的对液体流动产生的压力降。当蒸发端位于冷凝端之上时，工作的液体回流时还 必须克服重力的影响，当然冷凝端在上面时，重力会加速液体的回流。小结：热管散热器要这样装正确方向正确方向错误方向诚如Silverstone所说，RV02这类机箱是不适合安装TRad流显卡散热器的，要获得更 好的散热性能，必须保证散热器冷凝端的位置高于蒸发端，这是适用所有热管散热器的安装 准则。之所以出现这样的情况，是热管中回流液体的重力影响明显超出了我们的想象，像 MK-13这样的散热器在垂直安装时，其毛细压头完全不能推动液体回流从而引发毛细极限。 换一个角度来说，热管的质量是不是应该再提升一些，由液体表面张力系数和毛细孔半径决 定的毛细压头不可以再高些吗？到底是重力影响太大还是热管吸液芯结构不理想？在更加专