[科普中国]-脉动热管

工作原理

脉动热管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，推动工质流向低温冷凝端。那里，气泡冷却收缩并破裂，压力下降，由于两端间存在压差以及相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。

影响因素脉动热管看似结构简单，但实际运行特性十分复杂，且与常规热管有很大不同。在脉动热管内存在着许多错综复杂的气液两相流动和传热现象，如：气泡的核化形成过程，在蒸发端吸热膨胀并伴随着多个气泡的合并和积聚过程；在冷凝端气泡的收缩及破裂过程；管内工质压力及温度的波动所引起的动力学不稳定性；气液两相流型的变化过程，如泡状流、柱状流、环状流、溪状流及震荡流等的产生及转换；液桥和液阻的产生以及烧干等现象。

因此，有许多因素影响其流动和传热性能如管径、工质、充液率 、斜角 、不凝性气体 、热阻、传热量、重力、加热端与冷却端相对位置等。

优点脉动热管相对于传统热管，其优点是结构简单，成本低；体积小；热流密度可以很大而不会烧干；并可较随意的弯曲；这些传统热管所不具备的特性，决定了脉动热管在今天越来越小型化，大功率的电子器件和设备的冷却中，有着广阔的应用前景。

尤为可贵的是，对其结构和设计参数进行优化后，其运行性能基本不受重力作用的影响。因此能在重力场倒置、微重力场及重力场变化等环境下运行，并将在航天航空领域展示其广阔的应用前景。1