熱管(guǎn)和均溫板
熱管和均溫板石墨盤
熱管和均溫板(簡稱VC)內的細節傳熱過程:熱管(Heatpipe)和均溫板(Vapor Chamber,簡稱VC)在高功率或高集成度電子產品中應用廣泛。當使用得當時,它可以被簡單地理解為一個導熱係數非常(cháng)高的部件。熱管和VC可以有效消除擴散熱阻。
熱管最常(cháng)見的應用實例就是(shì)鑲嵌在散熱器(qì)中,將芯片的(de)熱(rè)量充分均攤在散熱器基(jī)板或翅(chì)片上。當芯片發出(chū)的熱量(liàng)經由導熱界麵材料(導熱相變化貼)傳遞到散熱器上後,由於熱(rè)管導熱係數極高,熱量(liàng)可以(yǐ)以極低的熱阻沿熱(rè)管傳播。此時,熱管又與(yǔ)散熱(rè)器翅片相連,熱量便(biàn)可以更(gèng)有效地通過整個散熱器散失到空氣當中。對於僅基板中鑲嵌熱管的散(sàn)熱器,當芯片發熱麵積(jī)相對較小時,直(zhí)接傳遞到散熱器(qì)的基板,會使(shǐ)得基板溫度分布具備較大的(de)不均勻性。加裝熱管後,由於熱(rè)管導熱係數很高(gāo),便可以有(yǒu)效緩解溫度的不均勻性(xìng),提高散熱(rè)器的散熱效率。
熱管和VC的當量導熱係數高,是因為它們內部的傳熱機理是相變換熱(rè)。從表麵傳熱係數範圍可知,相變換(huàn)熱是對流換熱中效率最高的。在熱管或VC中(zhōng),蒸發段進行的就是沸騰換熱,而冷凝段(duàn)進行(háng)的便是蒸汽凝結。
熱管(guǎn)和VC最重要的性能指標有三個,分(fèn)別(bié)是最大熱傳量Qmax,熱阻R和啟動溫度T0。其定義分別如下:
? 最大熱傳量Qmax: Qmax的值等於如下情境中的發熱量:熱管或VC的蒸發段(duàn)貼合發熱量為Q的發熱源(yuán),測量得出的蒸發段和冷凝段之間的溫差在規定的範圍內(工程上通常使用5℃作為判定標準),單位為W。
? 熱阻R:當傳遞(dì)大小為Q的熱(rè)量時,實(shí)際測得的蒸發段和冷凝段之間的溫差為ΔT,熱阻的值就是ΔT/Q,單位為(wéi)℃/W或者K/W.
? 啟動溫度T0:熱管內(nèi)進行的是一個蒸發冷凝(níng)的過程。但流體的蒸發和冷凝必須在(zài)一定的溫度、壓強條件下才會發生。啟動溫度T0是指熱管(guǎn)或VC腔(qiāng)體內形(xíng)成相(xiàng)變換熱循環時所需要的最低溫度。
熱管和VC的性能有(yǒu)很多影響因素(sù),其機理分析需要理清楚腔(qiāng)體內進行的換熱過程。當熱管(guǎn)蒸發段受(shòu)熱時,蒸(zhēng)發段內側吸液芯內液體蒸發,此處壓強升高,蒸氣在壓(yā)差的作用下向冷凝段轉(zhuǎn)移。當氣體轉移到冷凝段後被冷(lěng)凝成液體。冷凝後的液體在吸液芯內通過毛細力的作用轉(zhuǎn)移到蒸發段,形成循環。
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