热管如何工作
热管看上去只是一根普通的金属棒,却能比同材质的实心金属快上数百倍地搬运热量——而且没有泵、没有运动部件。它内部是一根密封的管子,装有少量工作液体和一层多孔吸液芯。看清液体如何在热端沸腾、蒸气如何流向冷端并冷凝、吸液芯又如何把液体拉回。
热管看上去只是一根普通的金属棒,却能比同材质的实心金属快上数百倍地搬运热量——而且没有泵、没有运动部件。它内部是一根密封的管子,装有少量工作液体和一层多孔吸液芯。看清液体如何在热端沸腾、蒸气如何流向冷端并冷凝、吸液芯又如何把液体拉回。
热管通常是一根密封的金属管,内部装有少量工作液体和一层称为吸液芯的多孔内衬。它在一端吸收热量、在另一端释放热量,全程没有运动部件,也不需要外部动力。因为它靠沸腾与冷凝来搬运热量,所以移动热量的速度远快于同材质的实心棒。
从外面看,热管只是一根没有特征的金属圆柱,根本无法猜出它如何工作。把它打开,就能看到让它与众不同的三样东西:蒸气飞速通过的开放通道、默默把液体泵回的吸液芯,以及一进一出两个换热端。
热端称为蒸发器,是热量进入的地方。它把工作液体加热到沸腾,变成蒸气。因为沸腾会吸收大量能量,这一端就从它所连接的物体上不断把热量吸走。
蒸气可以自由移动,而管子中间正是一条开放的通道。一个极小的压力差就足以让蒸气从热端一路冲向左端的冷端——不需要阀门,也不需要风扇来推动。
冷端称为冷凝器,温度更低,因此蒸气在这里释放热量并重新冷凝成液体。释放出的热量穿过管壁,加热冷端所接触的物体——热量正是这样被送出去的。
此时液体聚在冷端,却需要回到热端。衬在内壁的多孔吸液芯靠毛细作用把它吸过去——这正是把水吸上纸巾的同一股力——于是液体逆着蒸气的方向回流。
只要一端比另一端更热,这个循环就会持续:沸腾、流动、冷凝、回流。热管没有泵也没有运动部件,所以只要保持密封,就能安静地搬运热量很多年。
热管是一根密封的管子,内部装有少量工作液体及其蒸气,并衬有一层多孔吸液芯。因为它靠沸腾与冷凝搬运热量,所以沿长度方向输送热量的速度远快于同材质的实心金属棒。
吸液芯是内壁上薄薄的一层多孔结构。当蒸气在冷端冷凝后,吸液芯靠毛细作用把液体吸回热端——这正是把水吸上纸巾的同一股力。
不需要。它没有运动部件,也不需要自身供电。整个循环完全由工作液体的沸腾与冷凝、以及吸液芯中的毛细作用驱动,所以热管可以多年免维护地运行。
靠沸腾与冷凝搬运热量非常高效,因此热管的导热能力可以比同材质的实心金属高出数百倍。这正是它被用来给笔记本、航天器和电子器件散热的原因。
只从热端流向冷端。循环要运行,蒸发器就必须比冷凝器更热。方向也很重要:重力可以帮忙把液体送回,但过长或倾斜过陡的热管会触及吸液芯的毛细极限。