软体热管的实验研究

1.前言

目前，传统的热管[1]构造是由一根金属导体构成，它充分利用了热传导原理与致冷介质的快速热传递性质，透过热管将发热物体的热量迅速传递到热源外，其导 热能力超过任何已知金属的导热能力。公知的热管由管壳、吸液芯和端盖组成。热管内部是被抽成负压状态，充入适当的液体，这种液体沸点低，容易挥发。管壁有 吸液芯，其由毛细多孔材料构成。热管一段为蒸发端，另外一段为冷凝端，当热管一段受热时，毛细管中的液体迅速蒸发，蒸气在微小的压力差下流向另外一端，并 且释放出热量，重新凝结成液体，液体再沿多孔材料靠毛细力的作用流回蒸发段，如此循环不止，热量由热管一端传至另外一端。这种循环是快速进行的，热量可以 被源源不断地传导开来。但是传统如管由于构造限制，蒸发端和冷凝端完全是一根金属管，因此，热管的制造一直是按设计加工，通用性很差，而且不容易批量生产 通用产品，热管出厂后，可操作性很差，尤其微电子行业，还需要增大散热片，增大散热电机，以满足散热需要，这样，就背离了热管散热的优势所在。

2.柔性软体热管制造的可行性

2.1热管的组成结构

传统热管的组成：在传统热管中，分为蒸发端、冷凝端，而连接蒸发端与冷凝端的传导部分却很难区分，在热管工作中，理论上的热管同体同温在实际应用时，传导 部分也参与蒸发与冷凝，因此，热管制造厂商目前为止，还没有一个真正生产出具备“绝热段”的产品热管。

2.2柔性软体热管的制造

为了克服现有的热管在安装和使用上的不足，我们经过多次实验，提供一种软体热管，该热管除完全保持公知的热管本身的特点外，还具有将热源蒸发端与冷凝散热 端标志性完全分开，热管传导体可以随时随意构成任意形状，并且可方便的在传导“绝热段”增加绝热包装的柔性软体热管。

实验初期，我们首先制造热管的“蒸发端”与“冷凝端”然后与产品波纹管“绝热段”焊接，构成软体热管，这样，产品在制造中工艺复杂，热管存在漏气点多，质 量很难保证，经过多次实验与研究，我们发现，成品烧结管和钩槽管，可以旋压再加工中间波纹部分，构成软体热管，经过这种工艺加工的软体热管，除了完全具备 传统热管的性能外，还具备软体特性，并且在传导功率上略有增加，其结构如图1。

图1 软体热管的基本参数

L1：蒸发段 L2：软体段 L3：冷凝段

3.实验结果与讨论

我们选用外径8mm，长度335mm CUTP2Y2紫铜管，毛细结构为铜粉烧结型和钩槽型的热管，L2软体段波纹管超薄型的设计(0.5 ～0.8mm) , 波纹形状为罗旋纹型，最大热阻系数≤0.08℃/W, 波峰与波谷的存在, 使其轴向伸缩能力较强,有效地减小了温差应力, 能适应较大温度的变化。[2] 热管测试台如图2所示。

图 2 软体热管的测试原理

热管测试结果如下：

测试条件：

1、环境温度20℃

2、测试时间15分钟

3、恒温水槽冷却水水温30℃

4、加热源由功率仪控制输入功率Qt

15分钟内，温差ΔT≤4℃(ΔT＝T1-T2),且无增大趋势 Qmax=Qt（10～120W）。

烧结型软体热管使用倾角360°钩槽型软体热管理想状态为水平夹角0～40°，允许角度0～90°

4.结论

软体热管的有益效果是，厂家生产的热管不局限于只适用单一产品或形状，解决了产品生产和安装之间专业知识要求的供需矛盾，在特定的应用场合如计算 机的 CPU、显示卡、硬盘、电源的散热中只需要一个集中的散热片，同时解决了机箱密封于散热噪音问题，大幅提高元器件使用寿命。

参 考 文 献

[1] 庄骏、张红 《热管技术及其工程应用》 2000.6.

[2] 谭羽非 新型不锈钢波纹管强化传热机理分析及在换热器中的应用 《节能技术》