槽道熱管

槽道熱管優(yōu)點(diǎn)

（1）對(duì)于理論研究，槽道熱管的吸液芯結(jié)構(gòu)幾何外觀上比較明晰、隨機(jī)性較小，因此更適合微流動(dòng)、微相變和微尺度傳熱過(guò)程的分析，其對(duì)于微肋、狹槽類微型能量系統(tǒng)的研究性更明確，針對(duì)性更強(qiáng) 。

（2）槽道熱管的毛細(xì)回流力由汽液兩相界面軸向曲率半徑差提供，作用力方向?yàn)椴鄣姥诱狗较?，且汽液兩相直接接觸等特點(diǎn)使槽道熱管的理論研究更具特點(diǎn)。

（3）從應(yīng)用角度來(lái)看，槽道熱管的吸液芯結(jié)構(gòu)是在管內(nèi)壁加工的一些流體通道，吸液芯結(jié)構(gòu)與壁面為一整體。這一特點(diǎn)帶來(lái)了兩方面的優(yōu)勢(shì)：首先，壁面與吸液芯結(jié)構(gòu)之間的熱阻較??；其次，二次加工性能好，在彎曲、壓扁等加工過(guò)程中，不會(huì)出現(xiàn)吸液芯結(jié)構(gòu)與壁面剝離甚至脫落現(xiàn)象，保持良好傳熱性能。

（4）蒸汽與金屬接觸面積大，從而使得熱管具有較小的熱阻。蒸發(fā)段槽道內(nèi)的液體三面受熱，接觸線附近的薄液膜區(qū)相變阻力很小。在冷凝段，蒸汽在槽頂凝結(jié)后，在徑向表面張力作用下，使該部分區(qū)域的液膜厚度極小，冷凝換熱能力大大加強(qiáng)。

（5）吸液芯結(jié)構(gòu)的各向異性使其在離心場(chǎng)、電磁場(chǎng)等環(huán)境下得到應(yīng)用，發(fā)揮更大的作用。

槽道熱管缺點(diǎn)

（1）由于槽道的寬度相對(duì)于吸液芯結(jié)構(gòu)的孔隙較大，所能提供的毛細(xì)壓頭較小，逆重力工作能力不強(qiáng)；

（2）由于槽道和蒸汽腔之間連通，在逆流的蒸汽和液體的界面上由于剪切力的作用，會(huì)有部分冷凝液被攜帶到蒸汽空間，就容易造成液體回路的短路，從而降低了熱管的傳熱能力。

對(duì)于槽道熱管的理論分析，既有與其它吸液芯形式相同的分析方法，也有針對(duì)槽道開(kāi)展的理論研究。其研究方法主要有三個(gè)方面：經(jīng)驗(yàn)公式法、數(shù)值分析法及兩種方法的結(jié)合 。

槽道熱管經(jīng)驗(yàn)公式法

經(jīng)驗(yàn)公式法一般是將熱管的各個(gè)傳熱過(guò)程統(tǒng)一考慮，得到適合于某一特定工程應(yīng)用的理論模型。這種方法得到的模型便于使用，計(jì)算量小，結(jié)果相對(duì)可靠，適合于工程應(yīng)用，但需要大量數(shù)據(jù)支持，適用范圍小，熱管內(nèi)部各參數(shù)對(duì)其傳熱性能的影響無(wú)法獲得。隨著計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，單純依靠大量數(shù)據(jù)作為研究基礎(chǔ)的經(jīng)驗(yàn)公式法很難適應(yīng)電子散熱領(lǐng)域千變?nèi)f化的要求。該方法在 20 世紀(jì) 90 年代后，很少單獨(dú)使用，往往作為其它分析方法的驗(yàn)證、初步設(shè)計(jì)或概念設(shè)計(jì)階段的基礎(chǔ)而開(kāi)展。這里不再贅述。

槽道熱管數(shù)值分析方法

數(shù)值分析方法是指采用有限單元法、有限差分的方法數(shù)值求解動(dòng)量、質(zhì)量和能量守恒方程，得到熱管內(nèi)部的流動(dòng)傳熱傳質(zhì)特性。而計(jì)算過(guò)程中的各種影響流動(dòng)、傳熱和傳質(zhì)的因素均可能得到考慮，分別有：充液量、槽道尺寸和形式、工作溫度、工作角度、工作介質(zhì)種類和熱物性等，另外其它一些影響因素也得到了重視，如表面粗糙度、周向表面張力的排液作用、蒸發(fā)/冷凝系數(shù)、剝離壓力（disjoining pressure）和薄液膜區(qū)的相變過(guò)程等，且發(fā)現(xiàn)這些因素在某些情況下可能成為熱管傳熱性能主要的影響因素。數(shù)值方法得到的槽道結(jié)構(gòu)吸液芯熱管的模型具有信息量大、可涉及內(nèi)部流動(dòng)傳熱傳質(zhì)過(guò)程細(xì)節(jié)的特點(diǎn)，對(duì)理解熱管運(yùn)行過(guò)程有較大幫助。 對(duì)于熱管流動(dòng)和傳熱過(guò)程的數(shù)值模擬，目前仍處于發(fā)展階段。由于熱管內(nèi)部過(guò)程牽涉多相流、相變傳熱、毛細(xì)驅(qū)動(dòng)力和多孔介質(zhì)等多個(gè)復(fù)雜領(lǐng)域，因此目前針對(duì)熱管開(kāi)展的數(shù)值計(jì)算研究并不多，而有賴于相關(guān)領(lǐng)域計(jì)算技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。一些商業(yè)計(jì)算軟件中對(duì)熱管的處理方式往往采用簡(jiǎn)化模型，用一種非線性導(dǎo)熱體代替，而未深入其內(nèi)部研究其工作狀況。對(duì)于槽道熱管的數(shù)值模擬，運(yùn)動(dòng)界面追蹤技術(shù)可能成為今后的一個(gè)重要的發(fā)展方向。

但由于其涉及內(nèi)部流動(dòng)傳熱傳質(zhì)等基本過(guò)程，熱管本身的傳熱又涉及三相過(guò)程（固相的管壁和吸液芯結(jié)構(gòu)、液相流動(dòng)和蒸汽流動(dòng)），同時(shí)各研究者所考慮的影響因素，采用的數(shù)值方法、研究的對(duì)象各不相同，所以難以形成統(tǒng)一的計(jì)算程序，使槽道熱管的數(shù)值分析相對(duì)比較困難，周期較長(zhǎng)，在實(shí)際工程實(shí)踐中難以得到廣泛的應(yīng)用。另外，由于影響熱管流動(dòng)傳熱傳質(zhì)的很多因素涉及微尺度傳熱理論，還有很多不成熟的，甚至未知的因素，因此對(duì)槽道熱管數(shù)值研究的可靠性產(chǎn)生了影響。如三相接觸角的大小確定對(duì)液相回流的影響很大，但各個(gè)研究者在相同情況下所采用的數(shù)值也不盡相同，而目前對(duì)接觸角的研究，特別是精確可靠的試驗(yàn)研究或可視化研究仍存在一定困難。

另外對(duì)流動(dòng)傳熱傳質(zhì)過(guò)程的影響比較大的一些參數(shù)，如極性工作介質(zhì)的蒸發(fā)冷凝系數(shù)，盡管有近八十年的研究歷史，但不同研究者得到的數(shù)值可能相差數(shù)百倍，而蒸發(fā)冷凝系數(shù)在小型熱管，特別是電子散熱用的熱管中可能起到比較大的影響。還有一些在宏觀領(lǐng)域比較成熟的結(jié)論，如關(guān)于液相工作介質(zhì)黏性的理論，但當(dāng)液相工作介質(zhì)在軸向微米（μm）級(jí)槽道內(nèi)流動(dòng)，軸向納米級(jí)薄液膜區(qū)域或冷凝段齒頂排液時(shí)的流動(dòng)可能出現(xiàn)明顯應(yīng)力應(yīng)變非線性關(guān)系，這種非線性關(guān)系可能受到結(jié)構(gòu)尺寸、溫度、壁面材料甚至槽道加工方式的影響，目前微觀領(lǐng)域?qū)τ谶@一部分的了解甚少。因此，針對(duì)槽道熱管建立普遍適用的、準(zhǔn)確可靠的模型還有很多工作要做。

槽道熱管結(jié)合方法

針對(duì)上述研究方法存在的一系列問(wèn)題，目前有一種將數(shù)值方法與經(jīng)驗(yàn)公式相結(jié)合的方法，這種方法首先對(duì)熱管傳熱過(guò)程進(jìn)行分析，再通過(guò)一定的關(guān)系與各種傳熱過(guò)程相結(jié)合，通過(guò)試驗(yàn)得到所需要的經(jīng)驗(yàn)或半經(jīng)驗(yàn)公式。這種方法既回避了數(shù)值模型大量的計(jì)算，又回避了不確定因素的影響，同時(shí)彌補(bǔ)了經(jīng)驗(yàn)公式法過(guò)于簡(jiǎn)單的形式和普適性較差的弊端，但目前該形式的理論模型報(bào)道不多，且現(xiàn)有報(bào)道均針對(duì)傳統(tǒng)圓柱狀形式的熱管，對(duì)于目前電子工業(yè)散熱器所使用的異形熱管（彎曲或壓扁形式）的模型報(bào)道不多 。

自 Grover明確提出熱管概念及 Cotter發(fā)表熱管基礎(chǔ)理論以來(lái)，熱管技術(shù)的研究和應(yīng)用一直受到廣泛重視。隨著熱管技術(shù)研究的發(fā)展與深入，其重心也已從理論研究轉(zhuǎn)移到應(yīng)用研究，熱管應(yīng)用研究已經(jīng)由航天轉(zhuǎn)向地面，由工業(yè)轉(zhuǎn)向民用，在太陽(yáng)能利用、筆記本電腦 CPU散熱冷卻、冶金能源和建筑節(jié)能等領(lǐng)域的應(yīng)用，也將促進(jìn)新型熱管技術(shù)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用。

對(duì)于槽道形式的吸液芯，最早見(jiàn)于 Kemme 在 1966年 和 1969 年 的報(bào)告，他指出利用槽道界面張力的作用可以使液相工作介質(zhì)回流從而實(shí)現(xiàn)吸液芯的功能。槽道形式吸液芯熱管一經(jīng)提出，就受到廣泛的關(guān)注。

槽道熱管自從被提出以來(lái)，廣泛應(yīng)用于航空航天、電子散熱和電磁場(chǎng)、離心場(chǎng)等非慣性場(chǎng)中。用于電子元器件散熱是目前熱管市場(chǎng)和熱管研究最活躍的領(lǐng)域之一，也是本文論述的重點(diǎn)。槽道熱管用于電子元器件散熱主要有 3 種形式：傳統(tǒng)形式、回路形式和槽道陣列形式。

傳統(tǒng)形式的槽道熱管是指槽道在熱管壁面且處于蒸汽腔外部，一般是圓柱狀，管內(nèi)蒸汽和液相工作介質(zhì)兩相逆向流動(dòng)，從各個(gè)槽道產(chǎn)生的蒸汽匯聚于一個(gè)蒸汽腔內(nèi)的熱管形式。這種形式的熱管使用得較多，研究?jī)?nèi)容也較為豐富。

槽道熱管，是在實(shí)現(xiàn)熱管多相傳熱、熱阻更小、傳熱系數(shù)更高等功能的同時(shí)， 利用槽道界面張力的作用可以使液相工作介質(zhì)回流從而實(shí)現(xiàn)吸液芯的功能，總體來(lái)說(shuō)有以下特性 ：

（1）槽道吸液芯熱管不僅繼承了普通熱管兩相流動(dòng)、 相變傳熱的優(yōu)良傳熱特性，槽道將提供毛細(xì)力媒介，更適合微流動(dòng)、微相變、和微尺度傳熱傳質(zhì)

（2）槽道熱管的毛細(xì)回流力由汽液兩相界面軸向曲率半徑差提供， 作用力方向?yàn)椴鄣姥诱狗较颍?且汽液兩相直接接觸等特點(diǎn)使槽道熱管的理論研究更具特點(diǎn)

（3）因其槽道可在管內(nèi)壁直接加工，熱管即可通過(guò)擠壓等塑性一體成型，利于工業(yè)化生產(chǎn)，具有很廣闊的應(yīng)用前景

（4）由于槽道熱管重在可微，不僅高效，而且二次加工性能好，適合高效傳熱傳質(zhì)，可廣泛應(yīng)用與電子散熱、超重力場(chǎng)、電磁場(chǎng)等科技領(lǐng)域。

自 槽道形式結(jié)構(gòu)熱管被提出以來(lái)，總共經(jīng)歷了三角形、梯形、矩形、星形和菱形等軸向槽道結(jié)構(gòu)以及螺旋形、 蝶形輻射等各向異形槽道， 最終因其較高的傳熱特性和良好的二次加工性能， 成為了槽道熱管研究發(fā)展新的里程碑"對(duì)于槽道熱管的理論分析，既有與其他吸液芯形式相同的分析方法， 也有針對(duì)槽道開(kāi)展的理論研究"其研究方法主要有三個(gè)方面：經(jīng)驗(yàn)公式法、數(shù)值分析法及兩種方法的結(jié)合 。

經(jīng)驗(yàn)公式法一般是將熱管的各個(gè)傳熱過(guò)程統(tǒng)一考慮，得到適合于某一特定工程應(yīng)用的理論模型。這種方法得到的模型便于使用，計(jì)算量小，結(jié)果相對(duì)可靠，適合于工程應(yīng)用，但需要大量數(shù)據(jù)支持，適用范圍小， 熱管內(nèi)部各參數(shù)對(duì)其傳熱性能的影響無(wú)法獲得。該方法在20 世紀(jì)90 年代后，很少單獨(dú)使用，往往作為其他分析方法的驗(yàn)證、 初步設(shè)計(jì)或概念設(shè)計(jì)階段的基礎(chǔ)而開(kāi)展。

數(shù)值分析方法是指采用有限單元法、 有限差分的方法數(shù)值求解動(dòng)量、質(zhì)量和能量守恒方程，得到熱管內(nèi)部的流動(dòng)傳熱傳質(zhì)特性" 而計(jì)算過(guò)程中的各種影響流動(dòng)、傳熱和傳質(zhì)的因素均可能得到考慮，分別有充液量、槽道尺寸和形式、工作溫度、工作角度、工作介質(zhì)種類和熱物性等。 隨著槽道熱管研究的深入，另外其他微形因素也得到了重視，比如$半月面曲率半徑、相間摩擦系數(shù)、熱流密度等，且發(fā)現(xiàn)某些因素在特定情況下， 可以成為影響熱管傳熱性能的主要因素。對(duì)于熱管流動(dòng)和傳熱過(guò)程的數(shù)值模擬，目前仍處于發(fā)展階段" 由于熱管內(nèi)部過(guò)程牽涉多相流、相變傳熱、毛細(xì)驅(qū)動(dòng)力和多孔介質(zhì)等多個(gè)復(fù)雜領(lǐng)域，因此目前針對(duì)熱管開(kāi)展的數(shù)值計(jì)算研究并不多，而且有賴于相關(guān)領(lǐng)域計(jì)算技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展"前期研究一般主要是以建立模型、 數(shù)值分析為主的應(yīng)用基礎(chǔ)理論研究" 運(yùn)用數(shù)值分析的方法，將梯形微槽道結(jié)構(gòu)傳熱傳質(zhì)區(qū)域劃分為宏觀和微觀，數(shù)值計(jì)算得出微觀區(qū)域即微槽道區(qū)傳熱能力極強(qiáng)，證實(shí)了微槽道的良好傳熱特性。

槽道熱管重在可微。槽道提供毛細(xì)力媒介，更適合微流動(dòng)#微相變和微尺度傳熱傳質(zhì)，更加適合高效傳熱傳質(zhì)， 廣泛應(yīng)用與電子散熱、超重力場(chǎng)#電磁場(chǎng)等科技領(lǐng)域。槽道熱管的理論研究尚未深入與全面，必須和傳熱傳值學(xué)研究一道，微尺度、微通道和非平衡熱力學(xué)等理論的研究深入， 將會(huì)促進(jìn)微槽道熱管理論的發(fā)展與應(yīng)用。槽道結(jié)構(gòu)形式歷經(jīng)三角形、矩形和梯形等，其間應(yīng)用基礎(chǔ)理論研究和應(yīng)用研究的發(fā)展，為最新發(fā)展起來(lái)的 ， 形槽道熱管的理論研究提供了經(jīng)驗(yàn)和依據(jù)， 逐步完善了槽道熱管理論，為下一步更高效、微尺度的槽道熱管研究奠定了基礎(chǔ) 。

與其他吸液芯結(jié)構(gòu)相比， 槽道熱管可在管內(nèi)壁通過(guò)擠壓等塑性一體成型，規(guī)格多樣，并具有很好的二次加工性能，利于工業(yè)化生產(chǎn)，具有很廣闊的應(yīng)用前景，Ω形軸向槽道熱管，作為槽道熱管發(fā)展的新生代，當(dāng)量導(dǎo)熱系數(shù)是 360~460KW能達(dá)到紫銅的1000 倍，其更加優(yōu)良的傳熱特性，可以應(yīng)用于梯度大、品位低和熱值分散的中低溫余熱回收，提高其回收效率和品質(zhì)，促進(jìn)節(jié)能減排，推進(jìn)國(guó)家十二五規(guī)劃的順利實(shí)施中，將是新的亮點(diǎn) 應(yīng)對(duì) ， 形軸向槽道，作以更加深入的理論研究和應(yīng)用實(shí)踐，構(gòu)建相關(guān)數(shù)學(xué)模型和積累經(jīng)驗(yàn)方程， 開(kāi)發(fā)相關(guān)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，為其盡快能在高效熱交換裝置中應(yīng)用、推廣，奠定基礎(chǔ)。2100433B

走線槽道，為機(jī)房尾纖光纖走線而敷設(shè)的槽道，主流產(chǎn)品多用防火阻燃的工程塑料制作。走線槽道也叫走線槽、尾纖槽、光纖槽等。

2019年6月4日，《預(yù)埋槽道型鋼》發(fā)布。

2020年5月1日，《預(yù)埋槽道型鋼》實(shí)施。