脈動熱管

脈動熱管是20世紀90年代提出的新型熱管由日本的Akachi最早提出，是極具潛力的電子器件冷卻器。與傳統熱管相比，其最大的特點是結構簡單無芯，形狀可以任意彎曲，當量傳熱係數大，體積小。脈動熱管是最有希望的高熱流密度，小型化和低成本的傳熱元件。

脈動熱管的管徑很小（內徑一般在0.5-3mm）它是由金屬毛細管彎曲成蛇形結構，彎頭一端為加熱端，另一端為冷卻端，在中間可根據需要布置絕熱段。內部抽成真空，充注一部分工作液體，工作液體在表面張力的作用下在管內形成長度不一的液柱和氣塞。其工質液體一般為水、甲醇、乙醇、氟利昂等。一般可分為開式迴路和閉式迴路兩種結構。

基本介紹

• 中文名：脈動熱管
• 外文名：Pulsating Heat Pipe
• 特點：體積小、傳熱係數大
• 發明人：Akachi
• 發明時間：20世紀90年代

工作原理

脈動熱管將管內抽成真空後充注部分工作介質，由於管徑足夠小，管內將形成氣泡柱和液體柱間隔布置並呈隨機分布的狀態。在蒸發端，工質吸熱產生氣泡，迅速膨脹和升壓，推動工質流向低溫冷凝端。那裡，氣泡冷卻收縮並破裂，壓力下降，由於兩端間存在壓差以及相鄰管子之間存在的壓力不平衡，使得工質在蒸發端和冷凝端之間振盪流動，從而實現熱量的傳遞。在整個過程中，無需消耗外部機械功和電功，完全是在熱驅動下的自我震盪。

影響因素

脈動熱管看似結構簡單，但實際運行特性十分複雜，且與常規熱管有很大不同。在脈動熱管記憶體在著許多錯綜複雜的氣液兩相流動和傳熱現象，如：氣泡的核化形成過程，在蒸發端吸熱膨脹並伴隨著多個氣泡的合併和積聚過程；在冷凝端氣泡的收縮及破裂過程；管內工質壓力及溫度的波動所引起的動力學不穩定性；氣液兩相流型的變化過程，如泡狀流、柱狀流、環狀流、溪狀流及震盪流等的產生及轉換；液橋和液阻的產生以及燒乾等現象。

因此，有許多因素影響其流動和傳熱性能如管徑、工質、充液率 、斜角 、不凝性氣體 、熱阻、傳熱量、重力、加熱端與冷卻端相對位置等。

優點

脈動熱管相對於傳統熱管，其優點是結構簡單，成本低；體積小；熱流密度可以很大而不會燒乾；並可較隨意的彎曲；這些傳統熱管所不具備的特性，決定了脈動熱管在今天越來越小型化，大功率的電子器件和設備的冷卻中，有著廣闊的套用前景。

尤為可貴的是，對其結構和設計參數進行最佳化後，其運行性能基本不受重力作用的影響。因此能在重力場倒置、微重力場及重力場變化等環境下運行，並將在航天航空領域展示其廣闊的套用前景。