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熱管散熱器由密封管、吸液芯和蒸汽通道組成。吸液芯環(huán)繞在密封管的管壁上，浸有能揮發(fā)的飽和液體。這種液體可以是蒸餾水，也可以是氨、甲醇或丙酮等。充有氨、甲醇、丙酮等液體的熱管散熱器在低溫時(shí)仍具有很好的散熱能力。熱管散熱器運(yùn)行時(shí)，其蒸發(fā)段吸收熱源(功率半導(dǎo)體器件等) 產(chǎn)生的熱量，使其吸液芯管中的液體沸騰化成蒸汽。帶有熱量的蒸汽就從熱管散熱器的蒸發(fā)段向其冷卻段移動，當(dāng)蒸汽把熱量傳給冷卻段后，蒸汽就冷凝成液體。冷凝的液體便通過管壁上吸液芯的毛細(xì)管作用返回到蒸發(fā)段，如此重復(fù)上述循環(huán)過程不斷地散熱。
在加熱熱管的蒸發(fā)段，管芯內(nèi)的工作液體受熱蒸發(fā)，并帶走熱量，該熱量為工作液體的蒸發(fā)潛熱，蒸汽從中心通道流向熱管的冷凝段，凝結(jié)成液體，同時(shí)放出潛熱，在毛細(xì)力的作用下，液體回流到蒸發(fā)段。這樣，就完成了一個(gè)閉合循環(huán)，從而將大量的熱量從加熱段傳到散熱段。當(dāng)加熱段在下，冷卻段在上，熱管呈豎直放置時(shí)，工作液體的回流靠重力足可滿足，無須毛細(xì)結(jié)構(gòu)的管芯，這種不具有多孔體管芯的熱管被稱為熱虹吸管。
熱管的主要零部件為管殼、端蓋（封頭）、吸液芯、腰板（連接密封件）四部分。不同類型的熱管對這些零部件有不同的要求。
下面通過實(shí)例來檢驗(yàn)熱管散熱能力：
將6 節(jié)電池如圖二所示依次布局。首先通過控制時(shí)間方式對電池進(jìn)行較大電流下的充電，再用小電流充至飽和。擱置10 min，讓其自然冷卻至環(huán)境溫度。然后分別用2236 mA、2982mA 及3728 mA 電流對其進(jìn)行放電，并記錄放電初始和終止時(shí)電池溫度。為保持測試條件一致，每次放電完畢都擱置相同時(shí)間，以使電池溫度冷卻至常溫后再進(jìn)行下一輪充電。測量在不同放電電流情況下的電池溫升隨時(shí)間變化規(guī)律，如圖所示。
在采用風(fēng)機(jī)強(qiáng)制冷卻的電池模塊中，電池布局如圖四所示。將電池豎直固定于兩端開口的電池模塊中，并將風(fēng)機(jī)安置于設(shè)有導(dǎo)流板的模塊開口側(cè)，其中電源接線、熱電偶接線、充放電步驟均與自然對流空氣冷卻實(shí)驗(yàn)一致，記錄電池在3728 mA 大電流放電過程的溫度數(shù)據(jù)，如圖五所示。
將電池與熱管進(jìn)行聯(lián)合封裝后，為避免外界因素對測量過程溫度的影響，將熱管的蒸發(fā)段、絕熱段裝入預(yù)先制作的絕熱模塊，中間填充絕熱材料，并將電源接線和熱電偶從一端引出。對6 節(jié)電池用3728 mA 電流進(jìn)行放電，測量電池放電過程的溫度變化，將其與電池封裝前（即自然放置和風(fēng)機(jī)強(qiáng)制冷卻）放電過程的溫度變化規(guī)律做對比，得出3種冷卻模式下電池溫度隨放電時(shí)間的變化曲線，如圖六所示。
從圖可以清楚地看出熱管冷卻效果十分明顯。放電開始不久，三者溫度相差并不大，隨著放電時(shí)間的推移，電池的溫度越來越高，當(dāng)溫度臨近丙酮沸點(diǎn)時(shí)，熱管冷卻曲線的上升相對緩慢，此時(shí)熱管開始工作，帶走了電池產(chǎn)生的大部分熱量，放電時(shí)間為8 min 時(shí)，電池溫度不超過43 ℃。圖中顯示風(fēng)機(jī)冷卻的散熱效果雖然比自然冷卻好，但電池溫度也升至47 ℃以上，與熱管冷卻也有接近4℃的溫差。圖七所示為電池在熱管冷卻模式下，不同電流放電時(shí)的溫升-時(shí)間關(guān)系。比較可知，采用熱管冷卻后，電池放電過程溫升降低了許多。
與自然對流冷卻相比，溫升降低10 ℃以上，而且處于同一模塊中各單體電池間的溫度波動不大，溫差趨于平衡，有利于實(shí)現(xiàn)電池模塊間的溫度平衡，從而保證電池模塊工作穩(wěn)定。鎳氫動力電池采用熱管式冷卻方式具有良好的冷卻效果，電池溫度有非常明顯的下降，最多有接近10 ℃的溫度下降，即使是3728 mA 大電流放電，持續(xù)放電8 min 后電池溫度也不超過43 ℃。電池模塊內(nèi)部不同熱邊界條件下的6 節(jié)電池單體的溫度均一，說明熱管冷卻方式具有拉平電池溫度的能力。該冷卻系統(tǒng)具有形式和布置靈活，系統(tǒng)緊湊，投資費(fèi)用適中等特點(diǎn)，進(jìn)一步完善后，可應(yīng)用于混合動力車電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)中，對于新能源汽車的發(fā)展發(fā)揮促進(jìn)作用。
相信通過上文的介紹，大家對熱管散熱結(jié)構(gòu)工作原理也有了進(jìn)一步的了解。更多熱管的相關(guān)資訊敬請登陸我司官網(wǎng)進(jìn)行查看，歡迎您的來電咨詢、到店洽談。
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