热管散热知识在电脑中的应用.pdfVIP

热管散热知识在电脑中的应用

热管散热知识在电脑中的应用

水冷散热不能走向主流，除水冷自身缺点以外，另一个主要原

因则是热管散热技术普遍的运用。当热管进入到PC领域后，传热

材料的散热技术获取了突破从而令人们放弃了水冷。

热管散热基础知识

热管散热技术是一种利用相变过程中要吸收/散发热量的性质

来进行冷却的技术，1963年由美国LosAlamos国家实验室的

G.M.Grover发明，并率先由IBM最初引入笔记本中。虽然热管的

出现已经有数十年的历史，而在PC散热领域被广泛采用还是近些

年的事，但发展迅猛。小到CPU散热器、显卡散热器，大到机箱，

我们都可以看到热管的身影。从使用角度看，热管具有热传递速度

极快的优点，安装至散热器中可以有效的降低热阻值，增加散热效

率。

热管，又称“热之超导体”。其核心作用是导热。它通过在全封

闭真空管内工质的汽、液相变来传递热量，具有极高的导热性，高

达纯铜导热能力的上百倍。但和世间所有凡物一样，热管个体之间

的性能差异也是巨大的。热管的长度、毛细结构、毛细结构做工、

填充物体积和配料都会影响到热管的导热量。此外，配合热管使用

的散热片面积和与热管间的嵌套工艺将直接影响到整个散热器的

散热效果。因此，并不是所有的热管散热器都能给你的CPU带来

清凉。

从技术角度看，热管的核心作用提高热传递的效率，将热量快

速从热源带离，而非一般意义上所说的“散热”——这则涵括与外界

环境进行热交换的过程。热管的动作温度范围十分宽广。从零下

200度～1000度均可使用热管导热。热管的工作原理很简单，热

管分为蒸发受热端和冷凝端两部分（具体到产品上，受热端就是和

散热器底座接触的部分）。当受热端开始受热的时候，管壁周围

的液体就会瞬间汽化，产生蒸气，此时这部分的压力就会变大，蒸

气流在压力的牵引下向冷凝端流动。蒸气流到达冷凝端后冷凝成液

体，同时也放出大量的热量，最后借助毛细力回到蒸发受热端完

成一次循环。

热管散热的适用范围

1、在热源附近缺乏散热空间

2、需要从多个热源处进行有效的散热

3、在密闭的空间内进行散热

4、短时间大量散热

5、具有活动的部件

6、要求体积小并且质量轻的设备

热管散热的原理

热管散热技术的原理很简单，就是利用工作流体的蒸发与冷凝

来传递热量。将铜管内部抽真空后充入工作流体，流体以蒸发--冷

凝的相变过程在内部反复循环，不断将热端的热量传至冷却端，从

而形成将热量从管子的一端传至另一端的传热过程。

典型的热管是由管壳、吸液芯和端盖组成，将管内抽到的负压

后充以适量的工作液体，使紧贴管内壁的吸液芯毛细多孔材料中充

满液体后加以密封。管的一端为蒸发段（加热段），另一端为冷凝

段（冷却段），根据需要可以在两段中间布置绝热段。当热管的一

端受热时，毛细芯中的液体蒸发汽化，蒸汽在微小的压差下流向

另一端放出热量凝结成液体，液体再沿多孔材料靠毛细力的作用流

回蒸发段。如此循环不已，热量由热管的一端传至另一端。

热管散热技术解析

采用热管的散热器比起传统的风冷散热器有成倍的效能提升，

打破了风冷极限。热管还可以让散热器设计成任何形状，不必再担

心与其他配件发生干涉。热管在热传递上的高效能，也让设计者不

必大量采用价格昂贵的铜材，只需轻薄的铝片帖合热管外壁，既能

达到理想散热性能。

一根热管的基本结构由容器、毛细结构和动作流体三部分组

成。很多人都对热管中装的东西很好奇。那么，热管中装载的到底

是什么呢？一般来说，热管中的动作流体需要根据热管所工作的温

度区间进行选择。对于PC散热，考虑到成本因素，厂商们一般选

择的是纯水和部分添加剂。

那么，一般热管要装进多少动作流体呢？动作流体装入量太

少，会导致流体无法将毛细结构孔隙填充，造成热管蒸发端局部干

燥。而动作流体装入过多，则会引发液体阻塞现象，导致冷凝端无

法正常工作。因此，热管的直径、毛细结构孔隙率、热管长度都会

直接影响到动作液体的填入量。一般来说，最常用的5mm外口径，

3.6mm内径，长度为150mm的铜热管动作液体装填量为0.4毫升。

液体冷凝的过程会采用到毛细原理，因此毛细结构是一根合格

热管产品的核心。它主要有三个作用：一是提供冷凝端液体回流蒸

发端的通道，二是提供内壁与液体/蒸气进行热传导的通道，三是

提供液气产生