热导管
热导管，或称热管，是一种具有快速均温特性的特殊材料，其中空的金属管体，使其具有质轻的特点，而其快速均温的特性，则使其具有优异的热传导性能；热管的运用范围相当广泛，最早期运用于航天领域，现早已普及运用于各式热交换器、冷却器、天然地热引用等，担任起快速热传导的角色，更是现今电子产品散热装置中最普遍高效的导热元件。
工作原理
[编辑]热导管基本上是一内含作动流体之封闭腔体，借由腔体内作动流体持续循环的液汽二相变化，及汽&液流体于吸热端及放热端间汽往液返的对流，使腔体表面呈现快速均温的特性而达到传热的目的；
其作动机制为，液相作动流体于吸热端蒸发成汽相，此一瞬间在腔体内产生局部高压，驱使汽相作动流体高速流向放热端，汽相作动流体于放热端凝结成液相后，借由重力/毛细力/离心力…回流至吸热端，循环作动。由此可知，热导管作动时，气流系由气压压力差驱动，液流则须依使用时之作动状态，采用或设计适合的回流驱动力。
热导管理想作动时，作动流体处于液&汽两相共存的状态，两相无温差，亦即整个腔体内均处于均温状态，此时虽然有热能进出此一腔体系统，但吸热端与放热端却是等温，形成等温热传的热超导现象。
管体结构
[编辑]热导管须借由管体结构形成封闭腔体，管体既须具有承受内外压差的结构功能，亦是热传入与传出腔体的介质材料，因此除演示用热导管，会以玻璃材质以展示其内部作动现象外，其它实用热导管之管体材料均为金属。另有重力热管，它仅由管壳和工作介质两部分组成。由于重力热管结构简单，因而是馀热回收中应用的主要型式[1]
运用于电子散热业界的小型热导管，其管体材质大多为铜，亦有因重量考量而采用铝管或钛管。
不凝结气体
[编辑]热导管中若存在作动流体以外的杂质气体（如空气），因这些杂质气体并不参与蒸发-冷凝循环，而被称做不凝结气体，不凝结气体除了会造成启动温度升高外，在热导管作动时，会被汽相作动流体压缩至冷凝端，而占据一定的腔体空间，造成应该均温的管体，在有效作动段与不凝结气体段有一显著温差，而严重影响其导热效能；这些不凝结气体可能来自于：
- 热导管制程中抽真空不完全
- 管体隙缝空气泄入
- 腔体不洁，与作动流体或管壁反应产生
分类
[编辑]热导管有不同分类方式，通常有：
- 依液相回流方式：热虹吸式、毛细式…
- 依工作温度：
| 工作温度 | 主要的作动流体 |
|---|---|
| 极低温（-273~-70℃） | 氦、氩、氪、氮、甲烷 |
| 低温（-70~200℃） | 氟利昂、氨、丙酮、甲醇、乙醇、庚烷、水 |
| 中温（200~500℃） | 萘、Dowtherm、thermex、硫、水银 |
| 高温（500~1000℃） | 铯、铷、钾、钠 |
| 极高温（>1000℃） | 锂、钙、铅、铟、银 |
优点
[编辑]热导管换热器与常规的换热器相比，热管换热器具有以下优点[2]：
- 传热效率高，用于热回收时的回收率高
- 传热量大，在较小温差下传送较多的热量
- 体积小、重量轻、结构紧凑
- 冷、热流体相互隔绝，相互间无泄漏
- 能防止和减轻低温腐蚀
- 适用温度范围广
- 热流密度可调
- 热源不受限制
- 工质循环无功率消耗
- 可提高壁温，减轻低温腐蚀
参考资料
[编辑]- Yunus A. Cengel，Heat Transfer:A Pratical Approach，NewYork：McGraw-Hill
- 依日光编著，热管技术理论实务，台南市-复汉.2000
- Amir Faghri, Heat Pipe Science and Technology, Taylor and Francis 1995[1] （页面存档备份，存于互联网档案馆）
- 热管原理热管构造热管制作[2]
