熱導管原理

 一、基本介紹 
 
    熱管的概念首先由美國俄亥俄州通用發動機公司R.S. Gaugler於1944年專利中「NO.2350348」提出,但當時無實施,直到1963年由G.M. Grover發表論文首度提到熱導管(Heat Pipe)一詞。
    熱管最初的發展乃應用於太空技術,為因應太空中無重力場之環境上,工作流體返回加熱部無法依賴重力的作用,故必須利用毛細作用將液體送回,整個過程是自動發生的,無需任何外部驅動元件,可靠性高,這是熱管的主要優點,也是應用於太空科技的理由之一初期的研究也都是以太空元件為中心,而1966年,美國RCA公司首先將熱管商品化,從此熱管才廣泛應用於市面。
    航太設備溫度均衡、鍋爐的廢熱回收、馬達的冷卻、收集太陽能及地熱的熱量等等的應用均是能運用熱導原理達成,另外應用於資訊產品電子元件之熱冷卻更直接影響電子元件的壽命效能進而提升產業的發展

 
 二、運作原理  
 
    熱導管(Heat Pipe)是一種高效能的熱傳導元件,它的運作原理主要依賴於管內工作流體的兩相變化(蒸發和冷凝)。
     
熱導管運作原理(三個主要步驟)
  1.  蒸發 (Evaporation) - 吸熱:熱導管的受熱端(稱為蒸發段或吸熱端)吸收來自熱源的熱量,管內的工作流體吸收這些熱能,並汽化成為高壓蒸汽。
  2. 蒸汽流動 (Vapor Flow) - 傳熱:由於蒸發段產生的高壓蒸汽與較冷的冷凝段存在壓力差,蒸汽會被驅動,以極快的速度流向冷凝段。蒸汽在這個過程中將大量的潛熱(Latent Heat)帶到另一端。
  3. 冷凝與回流 (Condensation and Return) - 放熱與循環:蒸汽到達冷凝段時,會與外部的低溫環境交換熱量,釋放潛熱後凝結變回液體。凝結後的液體會藉由熱導管內壁的毛細結構所產生的毛細力或是透過重力的作用,回流到蒸發段。
      這個循環會不斷重複,從而實現將熱量從一端快速且高效地傳輸到另一端進行散熱的目的。