脉动热管

简介

脉动热管是20世纪90年代提出的新型热管由日本的Akachi最早提出，是极具潜力的电子器件冷却器。与传统热管相比，其最大的特点是结构简单无芯，形状可以任意弯曲，当量传热系数大，体积小。脉动热管是最有希望的高热流密度，小型化和低成本的传热元件。

脉动热管的管径很小（内径一般在0.53mm2）它是由金属毛细管弯曲成蛇形结构，弯头一端为加热端，另一端为冷却端，在中间可根据需要布置绝热段。内部抽成真空，充注一部分工作液体，工作液体在表面张力的作用下在管内形成长度不一的液柱和气塞。其工质液体一般为水、甲醇、乙醇、氟利昂等。一般可分为开式回路和闭式回路两种结构。

脉动热管的研究现状及趋势低温冷凝端。那里，气泡冷却收缩并破裂，压力下降。这样，由于两端间存在压差以及相其基本工作原理是：将管内抽成真空后充注部分工作介质，由于管径足够小，管内将形成气泡柱和液体柱间隔布置并呈随机分布的状态。在蒸发端，工质吸热产生气泡，迅速膨胀和升压，推动工质流向邻管子之间存在的压力不平衡，使得工质在蒸发端和冷凝端之间振荡流动，从而实现热量的传递。在整个过程中，无需消耗外部机械功和电功，完全是在热驱动下的自我震荡。与常规热管不同的是，脉动热管内部无需吸液芯材料，因而具有结构简单，制造容易，成本低廉的优点，现已成功应用在电力设备及微电子的热处理5。尤为可贵的是，对其结构和设计参数进行优化后，其运行性能基本不受重力作用的影响。因此能在重力场倒置、微重力场及重力场变化等环境下运行，并将在航天航空领域展示其广阔的应用前景

影响因素

脉动热管看似结构简单，但实际运行特性十分复杂，且与常规热管有很大不同。在脉动热管内存在着许多错综复杂的气液两相流动和传热现象，如：气泡的核化形成过程，在蒸发端吸热膨胀并伴随着多个气泡的合并和积聚过程；在冷凝端气泡的收缩及破裂过程；管内控制压力及温度的波动所引起的动力学不稳定性；气液两相流型的变化过程，如泡状流、柱状流、环状流、溪状流及震荡流等的产生及转换；液桥和液阻的产生以及烧干等现象。因此，有许多因素影响其流动和传热性能如管径、工质、充液率、斜角、不凝性气体、热阻、传热量、重力、加热端与冷却端相对位置等。

优点

脉动热管相对于传统热管，其优点是结构简单，成本低；体积小；热流密度可以很大而不会烧干；并可较随意的弯曲；这些传统热管所不具备的特性，决定了脉动热管在今天越来越小型化，大功率的电子器件和设备的冷却中，有着广阔的应用前景。