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热管散热器的原理和优点

作者:信息发布员 来源:东莞市华圳电子科技有限公司 时间:2019/12/9 23:20:46

热管是一种具有极高导热性能的新型传热元件,它通过在全封闭真空管内的液体的蒸发与凝结来传递热量,它利用毛吸作用等流体原理,起到良好的制冷效果。具有极高的导热性、良好的等温性、冷热两侧的传热面积可任意改变、可远距离传热、温度可控制等特点。将热管散热器的基板与晶闸管、等大功率电力电子器件的管芯紧密接触,可直接将管芯的热量快速导出。

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通过对上述几种散热方式的分析,我们不难看出,热管散热相对于其他几种传统散热方式存在以下的优势:

·     热管散热技术具有散热效果好,热阻相对小,使用寿命长,传热快的优点。热管的热导系数是普通金属的100倍以上;

·     传热方向可逆,不管任何一端都能成为蒸发端和冷凝端;

·     优良的热响应性。热管内汽化的蒸汽能以接近音速的速度传输,从而有效的提高了导热效果;

·     结构简单紧凑,重量轻,体积小,维护方便;

·     无功耗、无噪音、符合工业“绿色”的要求;

·     可以在无重力场的环境下使用。

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综上所述:热管传热利用热传导原理与致冷介质的快速热传递性质,通过热管将发热物体的热量迅速传递到热源以外。采用热管技术使得散热器即便采用低转速、低风量电机,甚至不需风机,完全采用自冷方式,同样可以得到满意的散热效果,使得困扰风冷散热的噪音问题以及大功率电力模块散热问题得到良好解决,随着热管加工工艺的不断改善,其可靠性、安全性、耐用性将会更加提高,而成本和价格也会进一步降低。热管散热器将有着传统散热器所无法比拟的优势,它的出现开辟了散热行业的新天地。


热管散热器是利用热管技术能对许多老式散热器或换热产品和系统作重大的改进而产生出的新产品。热管散热器有自然冷却和强迫风冷两大类。风冷热管散热器的热阻阻值能做得更小,常用于大功率电源中。


热管散热器由密封管、吸液芯和蒸汽通道组成。吸液芯环绕在密封管的管壁上,浸有能挥发的饱和液体。这种液体可以是蒸馏水,也可以是氨、甲醇或丙酮等。充有氨、甲醇、丙酮等液体的热管散热器在低温时仍具有很好的散热能力。


热管散热器运行时,其蒸发段吸收热源(功率半导体器件等) 产生的热量,使其吸液芯管中的液体沸腾化成蒸汽。带有热量的蒸汽就从热管散热器的蒸发段向其冷却段移动,当蒸汽把热量传给冷却段后,蒸汽就冷凝成液体。冷凝的液体便通过管壁上吸液芯的毛细管作用返回到蒸发段,如此重复上述循环过程不断地散热。

 

热管散热器是一种高效率的散热器件,它具有独特的散热特性。即它具有高的导热率,它的蒸发段和冷却段之间温度沿轴向的分布是均匀和基本相等的。

散热器的热阻是由材料的导热性和体积内的有效面积决定的。实体铝或铜散热器在体积达到0.006m3时,再加大其体积和面积也不能明显减小热阻了。

对于双面散热的分立半导体器件,风冷的全铜或全铝散热器的热阻只能达到0.04℃/W。而热管散热器可达到0.01℃/W。在自然对流冷却条件下,热管散热器比实体散热器的性能可提高十倍以上。

 


热管散热器具有如下优点:

·      热响应速度快,它转移热量的能力比相同尺寸和重量的铜管要大1000多倍;

·      体积小和重量轻;

·      散热效率高,可简化电子设备的散热设计,如变风冷为自冷;

·      不需外加电源,工作时不需专门维护;

·      具有很好的等温性,热平衡后,其蒸发段和冷却段的温度梯度相当小,可近似认为是0;

·      运行安全可靠,不污染环境。