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熱導管

熱導管,或稱熱管,是一種具有快速均溫特性的特殊材料,其中空的金屬管體,使其具有質輕的特點,而其快速均溫的特性,則使其具有優異的熱傳導性能;熱管的運用範圍相當廣泛,最早期運用於航天領域,現早已普及運用於各式熱交換器、冷卻器、天然地熱引用等,擔任起快速熱傳導的角色,更是現今電子產品散熱裝置中最普遍高效的導熱元件。

毛細式熱導管內機構與作動示意圖
建於永凍土上的縱貫阿拉斯加管道,兩側裝有熱導管(棕色直立物)以將地底下的熱傳導到地面上,避免夏季時凍土融解危害管路的安全。中國青藏鐵路沿線亦裝有熱導管。

工作原理

熱導管基本上是一內含作動流體之封閉腔體,藉由腔體內作動流體持續循環的液汽二相變化,及汽&液流體於吸熱端及放熱端間汽往液返的對流,使腔體表面呈現快速均溫的特性而達到傳熱的目的;

其作動機制為,液相作動流體於吸熱端蒸發成汽相,此一瞬間在腔體內產生局部高壓,驅使汽相作動流體高速流向放熱端,汽相作動流體於放熱端凝結成液相後,藉由重力/毛細力/離心力…迴流至吸熱端,循環作動。由此可知,熱導管作動時,氣流係由氣壓壓力差驅動,液流則須依使用時之作動狀態,採用或設計適合的迴流驅動力。

熱導管理想作動時,作動流體處於液&汽兩相共存的狀態,兩相無溫差,亦即整個腔體內均處於均溫狀態,此時雖然有熱能進出此一腔體系統,但吸熱端與放熱端卻是等溫,形成等溫熱傳的熱超導現象。

管體結構

熱導管須藉由管體結構形成封閉腔體,管體既須具有承受內外壓差的結構功能,亦是熱傳入與傳出腔體的介質材料,因此除演示用熱導管,會以玻璃材質以展示其內部作動現象外,其它實用熱導管之管體材料均為金屬。另有重力熱管,它僅由管殼和工作介質兩部分組成。由於重力熱管結構簡單,因而是餘熱回收中應用的主要型式[1]

運用於電子散熱業界的小型熱導管,其管體材質大多為銅,亦有因重量考量而採用鋁管或鈦管。

不凝結氣體

熱導管中若存在作動流體以外的雜質氣體(如空氣),因這些雜質氣體並不參與蒸發-冷凝循環,而被稱做不凝結氣體,不凝結氣體除了會造成啟動溫度升高外,在熱導管作動時,會被汽相作動流體壓縮至冷凝端,而佔據一定的腔體空間,造成應該均溫的管體,在有效作動段與不凝結氣體段有一顯著溫差,而嚴重影響其導熱效能;這些不凝結氣體可能來自於:

  • 熱導管製程中抽真空不完全
  • 管體隙縫空氣洩入
  • 腔體不潔,與作動流體或管壁反應產生

分類

熱導管有不同分類方式,通常有:

  • 依液相迴流方式:熱虹吸式、毛細式…
  • 依工作溫度:
工作溫度 主要的作動流體
極低溫(-273~-70℃) 甲烷
低溫(-70~200℃) 氟利昂丙酮甲醇乙醇庚烷
中溫(200~500℃) 、Dowtherm、thermex、水銀
高溫(500~1000℃)
極高溫(>1000℃)

優點

熱導管換熱器與常規的換熱器相比,熱管換熱器具有以下優點[2]

  • 傳熱效率高,用於熱回收時的回收率高
  • 傳熱量大,在較小溫差下傳送較多的熱量
  • 體積小、重量輕、結構緊湊
  • 冷、熱流體相互隔絕,相互間無洩漏
  • 能防止和減輕低溫腐蝕
  • 適用溫度範圍廣
  • 熱流密度可調
  • 熱源不受限制
  • 工質循環無功率消耗
  • 可提高壁溫,減輕低溫腐蝕

參考資料

  1. ^ 重力熱管 互联网档案馆的,存档日期2014-02-21.
  2. ^ 熱管在節能中的應用及極限 互联网档案馆的,存档日期2014-02-21.
  • Yunus A. Cengel,Heat Transfer:A Pratical Approach,NewYork:McGraw-Hill
  • 依日光編著,熱管技術理論實務,台南市-復漢.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

相關條目

外部連結

  • 熱管的工作原理及其在電腦工業的應用 (页面存档备份,存于互联网档案馆

熱導管, 或稱熱管, 是一種具有快速均溫特性的特殊材料, 其中空的金屬管體, 使其具有質輕的特點, 而其快速均溫的特性, 則使其具有優異的熱傳導性能, 熱管的運用範圍相當廣泛, 最早期運用於航天領域, 現早已普及運用於各式熱交換器, 冷卻器, 天然地熱引用等, 擔任起快速熱傳導的角色, 更是現今電子產品散熱裝置中最普遍高效的導熱元件, 毛細式內機構與作動示意圖, 建於永凍土上的縱貫阿拉斯加管道, 兩側裝有, 棕色直立物, 以將地底下的熱傳導到地面上, 避免夏季時凍土融解危害管路的安全, 中國青藏鐵路沿線亦裝有, 目. 熱導管 或稱熱管 是一種具有快速均溫特性的特殊材料 其中空的金屬管體 使其具有質輕的特點 而其快速均溫的特性 則使其具有優異的熱傳導性能 熱管的運用範圍相當廣泛 最早期運用於航天領域 現早已普及運用於各式熱交換器 冷卻器 天然地熱引用等 擔任起快速熱傳導的角色 更是現今電子產品散熱裝置中最普遍高效的導熱元件 毛細式熱導管內機構與作動示意圖 建於永凍土上的縱貫阿拉斯加管道 兩側裝有熱導管 棕色直立物 以將地底下的熱傳導到地面上 避免夏季時凍土融解危害管路的安全 中國青藏鐵路沿線亦裝有熱導管 目录 1 工作原理 1 1 管體結構 1 2 不凝結氣體 2 分類 3 優點 4 參考資料 5 相關條目 6 外部連結工作原理 编辑熱導管基本上是一內含作動流體之封閉腔體 藉由腔體內作動流體持續循環的液汽二相變化 及汽 amp 液流體於吸熱端及放熱端間汽往液返的對流 使腔體表面呈現快速均溫的特性而達到傳熱的目的 其作動機制為 液相作動流體於吸熱端蒸發成汽相 此一瞬間在腔體內產生局部高壓 驅使汽相作動流體高速流向放熱端 汽相作動流體於放熱端凝結成液相後 藉由重力 毛細力 離心力 迴流至吸熱端 循環作動 由此可知 熱導管作動時 氣流係由氣壓壓力差驅動 液流則須依使用時之作動狀態 採用或設計適合的迴流驅動力 熱導管理想作動時 作動流體處於液 amp 汽兩相共存的狀態 兩相無溫差 亦即整個腔體內均處於均溫狀態 此時雖然有熱能進出此一腔體系統 但吸熱端與放熱端卻是等溫 形成等溫熱傳的熱超導現象 管體結構 编辑 熱導管須藉由管體結構形成封閉腔體 管體既須具有承受內外壓差的結構功能 亦是熱傳入與傳出腔體的介質材料 因此除演示用熱導管 會以玻璃材質以展示其內部作動現象外 其它實用熱導管之管體材料均為金屬 另有重力熱管 它僅由管殼和工作介質兩部分組成 由於重力熱管結構簡單 因而是餘熱回收中應用的主要型式 1 運用於電子散熱業界的小型熱導管 其管體材質大多為銅 亦有因重量考量而採用鋁管或鈦管 不凝結氣體 编辑 熱導管中若存在作動流體以外的雜質氣體 如空氣 因這些雜質氣體並不參與蒸發 冷凝循環 而被稱做不凝結氣體 不凝結氣體除了會造成啟動溫度升高外 在熱導管作動時 會被汽相作動流體壓縮至冷凝端 而佔據一定的腔體空間 造成應該均溫的管體 在有效作動段與不凝結氣體段有一顯著溫差 而嚴重影響其導熱效能 這些不凝結氣體可能來自於 熱導管製程中抽真空不完全 管體隙縫空氣洩入 腔體不潔 與作動流體或管壁反應產生分類 编辑熱導管有不同分類方式 通常有 依液相迴流方式 熱虹吸式 毛細式 依工作溫度 工作溫度 主要的作動流體極低溫 273 70 氦 氬 氪 氮 甲烷低溫 70 200 氟利昂 氨 丙酮 甲醇 乙醇 庚烷 水中溫 200 500 萘 Dowtherm thermex 硫 水銀高溫 500 1000 銫 銣 鉀 鈉極高溫 gt 1000 鋰 鈣 鉛 銦 銀優點 编辑熱導管換熱器與常規的換熱器相比 熱管換熱器具有以下優點 2 傳熱效率高 用於熱回收時的回收率高 傳熱量大 在較小溫差下傳送較多的熱量 體積小 重量輕 結構緊湊 冷 熱流體相互隔絕 相互間無洩漏 能防止和減輕低溫腐蝕 適用溫度範圍廣 熱流密度可調 熱源不受限制 工質循環無功率消耗 可提高壁溫 減輕低溫腐蝕參考資料 编辑 重力熱管 互联网档案馆的存檔 存档日期2014 02 21 熱管在節能中的應用及極限 互联网档案馆的存檔 存档日期2014 02 21 Yunus A Cengel Heat Transfer A Pratical Approach NewYork McGraw Hill 依日光編著 熱管技術理論實務 台南市 復漢 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 相關條目 编辑熱傳 熱傳導 熱對流外部連結 编辑熱管的工作原理及其在電腦工業的應用 页面存档备份 存于互联网档案馆 取自 https zh wikipedia org w index php title 熱導管 amp oldid 73212520, 维基百科,wiki,书籍,书籍,图书馆,

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