熱管的工作原理
熱管是一種充填了適量工作介質的真空密封容器,是一種高效傳熱元件,主要由管芯、管殼和工質組成。熱管的製作過程是先將管密閉,抽成負壓,在此狀態下充入少量液體工質。熱管的內壁有同心圓筒式的金屬絲網（或其他多孔介質）,稱為吸液芯,吸液芯內充滿液體工質,當熱量傳入熱管的蒸發段時,工作介質吸熱蒸發流向冷凝段,在那裡介質蒸汽被冷卻,釋放出汽化潛熱,冷凝變成液體,然後在多孔吸液芯的毛細力或重力的作用下返回蒸發段,如此反覆循環,通過工質的相變和傳質實現熱量的高效傳遞。
管芯與工質是組成熱管的最重要的兩個部分。管芯一方面把工質液體分佈到整個蒸發段和冷凝段,另一方面提供冷凝液迴流的方式和動力。傳統的熱管研究常常根據熱虹吸管的原理研究重力熱管,而沒有什麼特殊的管芯,只是對管的內部進行一些清洗或是氧化處理。現在,越來越多的科研機構致力於管芯結構的研究,尤其是毛細結構的管芯,例如絲網均勻管芯、槽道管芯和組合管芯。
熱管中工質的選用要考慮到蒸汽運行的溫度範圍[2],以及工質與管芯和管殼材料的相容性問題。在合適的溫度範圍和相容性的前提條件下,還要根據熱管內工質熱流所受到的相關的各種熱力學限制來選擇工質的種類和充裝量。這些限制有黏性限、聲速限、毛細限、攜帶限和沸騰限等。
