热导管

热导管，或称热管，是一种具有快速均温特性的特殊材料，其中空的金属管体，使其具有质轻的特点，而其快速均温的特性，则使其具有优异的热超导性能；热管的运用范围相当广泛，最早期运用于航太领域，现早已普及运用于各式热交换器、冷却器、天然地热引用等，担任起快速热传导的角色，更是现今电子产品散热装置中最普遍高效的导热（非散热）元件。热导管基本上是一内含作动流体之封闭腔体，借由腔体内作动流体持续循环的液汽二相变化，及汽&液流体于吸热端及放热端间汽往液返的对流，使腔体表面呈现快速均温的特性而达到传热的目的；其作动机制为，液相作动流体于吸热端蒸发成汽相，此一瞬间在腔体内产生局部高压，驱使汽相作动流体高速流向放热端，汽相作动流体于放热端凝结成液相后，借由重力/毛细力/离心力…回流至吸热端，循环作动。由此可知，热导管作动时，气流系由气压压力差驱动，液流则须依使用时之作动状态，采用或设计适合的回流驱动力。热导管理想作动时，作动流体处于液&汽两相共存的状态，两相无温差，亦即整个腔体内均处于均温状态，此时虽然有热能进出此一腔体系统，但吸热端与放热端却是等温，形成等温热传的热超导现象。热导管须借由管体结构形成封闭腔体，管体既须具有承受内外压差的结构功能，亦是热传入与传出腔体的介质材料，因此除演示用热导管，会以玻璃材质以展示其内部作动现象外，其它实用热导管之管体材料均为金属。另有重力热管，它仅由管壳和工作介质两部分组成。由于重力热管结构简单，因而是余热回收中应用的主要型式运用于电子散热业界的小形热导管，其管体材质大多为铜，亦有因重量考量而采用铝管或钛管。热导管中若存在作动流体以外的杂质气体（如空气），因这些杂质气体并不参与蒸发-冷凝循环，而被称做不凝结气体，不凝结气体除了会造成启动温度升高外，在热导管作动时，会被汽相作动流体压缩至冷凝端，而占据一定的腔体空间，造成应该均温的管体，在有效作动段与不凝结气体段有一显著温差，而严重影响其导热效能；这些不凝结气体可能来自于：热导管有不同分类方式，通常有：热导管换热器与常规的换热器相比，热管换热器具有以下优点：