什么是脉动热管？脉动热管的用途是什么？脉动热管的结构是什么？脉动热管散热换热原理？

    20世纪90年代初 ,Akachi 利用毛细管中自然形成液柱和汽塞的原理发明了一种新型热管,命名为脉动热管(Pulsating Heat Pipe ,PHP) 。脉动热管是热管家族中最新也是最独特的一种热管 ,被视为目前解决微小空间高热流密度的散热方案中一种很有前途的传热元件 ,因此得到了许多国家科学界和工程界的高度关注。

    电子产品的散热关系到电子设备的可靠性和使用寿命， 它已经成为当今电子工业发展的一个瓶颈问题。 随着电子产品向高性能、 微型化、 集成化的发展， 功耗也越来越大，散热问题越来越突出。

    工业界的分析家曾预言： 在不远的将来， 散热方案的优劣将成为电子产品商业销售成败的关键， 因为它决定着产品的成本及产品能否在较短的时间进入市场 。

 

 

    1990年， 日本学者 A k a c h i 提出了一种新型热管——脉动热管。 这种热管凭借其高效的传热能力、 简单的结构、 不需毛细结构、 没有传统热管的毛细极限等诸多优点而被看作是最具应用前景的电子产品的冷却设备。 

    脉动热管( p u l s a t i n g   h e a t   p i p e ， 简称 P H P ) 是一种不平衡热传输装置， 结构如图1所示， 其工作原理可简述为： 将管内抽成真空并充入部分工质后， 由于管径足够小， 管内将形成不均匀分布的汽柱和液柱。 在蒸发端，工质吸热产生汽泡。 气泡膨胀升压推动液柱和汽柱从蒸发段流向冷凝段， 汽柱到冷凝段后遇冷收缩并破裂，被冷凝成液体。 在压差推动下， 冷却液体从冷凝段回流到蒸发段， 从而实现热量从热端到冷端的传递。 

    脉动热管的工作过程可以划分为启动过程和稳态运行过程。 从加热开始到稳定运行状态的形成是脉动热管的启动过程， 启动阶段是一个动态的传热传质过程， 对此过程的实验研究及机理认识对电子设备启动过程的稳定性具有重要意义， 而迄今为止对脉动热管启动过程的研究报道还比较少。

1脉动热管启动特性

    虽然脉动热管与其它的微型热管如环路热管等均属于汽液相变传热， 但是由于内部结构的不同， 它们的启动和运行机理也很不相同。 脉动热管的运行包括不稳定的启动过程和稳定运行过程2个阶段。 一些研究者对脉动热管的启动现象进行了描述并分析了影响启动的各个因素。

    T o n g 和K 。 K a t s u h i k o 等人发现脉动热管启动开始阶段，当蒸发段输入热量后可以听到一个明显的声响， 实验观察表明， 存在一个最小热启动负荷， 使流体在回路中能沿某个固定方向循环流动。

通过理论分析认为脉动热管毛细壁面和内部蒸汽泡之间的过热度温差是启动脉动热管的一个临界条件， 而过热度和热流水平取决于内壁面的凹穴尺寸及初始形成的气泡及它们的形状。 

    当对内壁面进行涂层处理、 增加粗糙度都能够使脉动热管迅速启动。 

启动时间和启动温升作为脉动热管启动特性的2个评价指标。 启动时问定义为脉动热管受热开始到循环开始所经历的时间， 时间越短则脉动热管启动越迅速， 进人稳态运行的时间越早。 启动温升则指启动前的最高温度和稳定运行时的温度之差， 启动温升太高会超出设备允许的温度范围， 从而影响设备的性能。 短时间内的迅速启动和合适的温升将决定脉动热管在实际中的应用。 

2脉动热管启动运行影响因素