脉动热管的研究现状及趋势

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1、脉动热管的研究现状及趋势李元阳，陶钧，姜侠，侯娜娜，刘红果，朱宗升(郑州大学化工与能源学院河南郑州450001)【论文摘要】脉动热管作为一种新型热管，具有结构简单、当量传热系数大，体积小成本低廉和性能卓越的优点，在微电子元器件的冷却以及航空航天领域的热控制技术中极具应用和发展潜力。这里简单介绍了脉动热管的结构及工作原理及国内外目前的实验和理论研究状况，对其中存在的一些问题进行了探讨，对下一步的研究工作的方向以及趋势问题做出几点建议。【关键词】脉动热管；研究现状；趋势ResearchandTrendsofPulsatingHeatPipesLIYuanyang,T

2、AOJun,JIANGXia,HOUNaNa,LIUHongGuo,ZHUZongSheng(SchoolofChemicalEngineeringandenergy,ZhengzhouUniversity,Zhengzhou450001、Henan,china)IAbstract)Pulsatingheatpipes(PHPs)areveryattractiveentrantsinthefamilyofheatpipesduetotheirsimpledesign,highequivalentheattransfercoefficient,smallsize,

3、costeffectivenessandexcellentthermalperformance.Thesedeviceshavealreadyshownveryhighpromiseforelectroniccoolingandotherterrestrialapplications,alsotheyhaveapotentialforthermalcontrolapplicationsforspaceandavionics-Thispaperhighlightsmajorprogressandmilestonesachievedinthedevelopmento

4、fthispromisingtechnologyofpulsatingheatpipesinthelastdecade,andsomeproblemrelatedwasdiscussed..Somerecommendationsforfutureresearcharealsomade.Theprospectofpulsatingheatpipeswasalsoanalyzed[Keywords]pulsatingheatpipes；research；Trends引言随着电子行业和航天技术的不断发展，对电子设备体积提出了小型化的要求，但其功能和复杂性日益增长，在有

5、限的体积内，电子设备的功耗不断增加，散热量急剧增加，引起电子设备因温度过高而故障增多，这使得传统散热方式不再适应现在的电子设备的高集成度发展的要求，因此电子器件的散热冷却问题成为制约电子及航天技术发展的瓶颈问题。而脉动热管作为一种微型散热冷却技术以其尺寸小、重量轻和当量传热量大等优点在电子和航天领域显示了很大的优势。1脉动热管简介1.1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[1],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

6、热流密度，小型化和低成本的传热元件，其结构如图1-1所示。脉动热管的管径很小（内径一般在0.5_3mm⑵），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。EvaporatorBubblefssosd一orbons「OpenloopwithoutflowcheckvalveClosedloopwithflowcheckvalve图1・1脉动热管结构

7、示意图低温冷凝端。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

8、其结构和设计参数进行优化