热管原理（什么是热管？）

热管原理(什么是热管？)

热管是一种传热设备，它利用热传导和相变原理，能有效地在两个固体界面之间传递热量。

热管示意图，通过毛细作用使液体回流到吸热端。

当热管的吸热端受热时，吸热端的工作液体吸热蒸发成气体。但由于热管的温度较低，工作液体的蒸汽压低于热管，因此热管处的气体会向热管扩散。扩散到放热端的气体凝结成液体并向外放热。然后，液体通过毛细作用、离心力或重力回到吸热端，完成一个完整的循环。

因此，热管工作时，气体和液体的流动是由不同的力驱动的。气体由压差驱动，而液体需要根据工作场景使用合适的回流驱动力。

用于笔记本电脑的热管的壁是通过烧结形成的液体吸收芯，并且具有多孔结构。

笔记本电脑中的热管

美国宇航局在20世纪60年代热管的发展中发挥了重要作用。因为飞船在Tai 空，一面受太阳直射，温度很高，另一面不受太阳照射，温度很低，影响飞船稳定运行。(毛细)热管具有重量轻、热通量高、零功耗的特点，零重力环境也不会对其运行产生不利影响(液体回流依靠无重力的毛细作用)，因此用于平衡航天器表面温度。

热管内部的流体需要根据工作温度范围来选择，因为热管是靠内部流体的相变来工作的，在工作温度范围内要出现气相和液相。

当温度低于工作温度时，液体不能蒸发成气体；当环境温度高于工作温度时，热管内充满气体，无法冷凝。当温度过高或过低时，相当于只用热管壁导热，与普通金属导热无异。

所以液氦会在极低的温度(2~4K)下使用，而汞(523~923K)、钠(873~1473K)甚至铟(2000~3000K)会在高温下使用。室温下使用的热管大多以氨(213~373K)、甲醇(283~403K)、乙醇(273~403K)或水(298~573K)为工质。铜/水热管通常工作在20 ~ 150℃的温度范围内。

●热管还能用来做什么●

热管也广泛用于从冻土中散热。冻土是指土壤温度保持在0℃以下并出现冻结现象的土壤或岩层，其表层土壤具有多边形土壤或石环等特征。众所周知，水的密度比冰高，冻土中含有大量的水分。所以冬天气温下降，冻土会结冰，体积会膨胀；夏天气温升高，冻土会融化，体积缩小。如果建筑建在冻土上，这种季节性的膨胀收缩会严重破坏地基，造成安全事故。

解决问题的办法是让冻土不融化，保持冻结。这时候，热管就可以派上用场了。中国青藏铁路用的是热管，铁路两边那些灰色的棍子是。笔记本电脑和航天器的热管利用毛细作用使液体从放热端回流到吸热端，而无芯重力热管用在路基上。里面没有灯芯，但是重力让液体回流。重力热管的优点是可以做得很长。毛细热管中液体的回流距离会受到毛细作用的限制，而重力热管则不必考虑这个问题。

青藏铁路热管

冬季空气体的温度低于冻土，冻土中的热量不断传递给空气体，使冻土降温。夏季空气体的温度高于冻土，但空气体中的热量不能反向传递给冻土。这是因为无芯重力热管中液体的回流依靠重力，在重力的作用下工作液汇集在冻土层的末端，而空气体末端没有工作液，所以无法吸热。此时，热管处于非工作状态。

青藏铁路热管吸热段和隔热段埋于地面以下5m左右，散热段露于地面以上2m左右，最关键吸热段深在冻土最大融化深度以下。