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换热器热管性能翻倍：5大毛细结构怎样平衡毛细力与渗透率？

换热器热管性能翻倍：5大毛细结构怎样平衡毛细力与渗透率？

2025/4/18

前言

作为换热器焦点组件，热管与均温板的高效传热能力源于内部毛细结构的细密设计。毛细芯通过多孔结构驱动冷凝液回流并加速工质蒸发，其性能由毛细力与渗透率的动态平衡决议——孔径巨细直接影响驱动力与流动阻力的此消彼长。文章将深度剖析五大主流毛细结构：沟槽型、粉末烧结型、丝网烧结型、复合型以及仿生型。

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正文

热管和均热板应该是较量常见的两种传热均温手段。为什么它们的等效热导率云云高？诚然，是由于内部的工质（水、乙醇、氟化液等）爆发了相变，潜热要远比显热高得多。

另一方面，在应用情形重大的工况下，冷凝液能实时回流至蒸滥觞而不至干枯也是很是主要的一点，起到这个主要作用的就是内部的毛细结构。在整个传热历程中，毛细芯一方面为冷凝液体工质的回流提供动力和通道，另一方面蒸滥觞毛细芯的多孔结构能够加速蒸滥觞液体工质的蒸发和欢喜。毛细芯的毛细性能通常接纳毛细力（Ccapillary force）和渗透率（permeability）来举行评价。

一样平常情形下，当毛细芯孔隙率一准时，孔径越大，毛细芯渗透率越大，液体工质的回流阻力减小，但此时毛细力变小，液体工质回流的驱动力减�。环粗�，孔径减小，毛细力增大，但渗透率减小，液体工质的回流阻力变大。因此，平衡好毛细力和渗透率这对矛盾变量之间的关系，是提高热管和均热板传热性能的要害。

经由多年的研究，科研职员实验接纳差别的制造方法来制备毛细芯，生长出了一系列差别的毛细芯结构，其中常见的有：沟槽型毛细芯（Groove）、粉末烧结型毛细芯（Powder）、丝网烧结型毛细芯（Mesh）、复合型毛细芯（Composite）以及仿生型毛细芯（Bionic structure）等。

1、沟槽型毛细芯（Groove）

通常是在热管或均热板的内壁通过机械加工（如铣削、车削等）或化学蚀刻等要领形成具有一定形状和尺寸的沟槽。优势在于沟槽结构液体回流阻力小，工质循环快。且结构简朴，易于加工制造，成内情对较低。

但毛细力相对较弱，抗重力能力太差，限制了其在一些高要求场合的应用。以是，为了提高沟槽型毛细芯均温板的传热性能，通常接纳在沟槽上烧结粉末的要领来获得更大的毛细力，也就形成了后面提到的复合型毛细芯。

2、粉末烧结型毛细芯（Powder）

粉末烧结型毛细芯是现在应用最普遍的热管毛细芯质料，它是将金属或陶瓷粉末匀称地铺设在热管或均热板的内壁，然后通过高温烧结工艺使粉末颗粒相互粘结形成具有一定孔隙结构的毛细芯。

这种毛细结构可凭证需要调解孔隙巨细和漫衍，以顺应差别的事情条件，具有毛细力大，抗重力性能好的特点，但其孔隙率一样平常较低，渗透率较低，工质回流阻力大。

3、丝网烧结型毛细芯（Mesh）

先将金属丝网裁剪成合适的尺寸和形状，然后将其安排在热管或均热板的内壁，通过烧结工艺手鞴锁与管壁以及丝网自身的网孔相互粘结牢靠。

丝网烧结型毛细芯主要通过网丝之间的间隙来提供毛细力，以是丝网烧结型毛细芯的毛细力巨细主要由网丝的直径和网丝之间的间距决议。

丝网以目数为指标举行区分，目数是指每平方英寸筛网上的孔眼数目，目数越高，孔眼越多，体现能够通过筛网的粒子的粒径越小。在中国，目数通常以每厘米长度内的目孔数体现，而国际上则用每英寸内的目孔数体现。

相较于粉末烧结形成的多孔结构型毛细芯，丝网烧结型毛细芯中液体工质的回流阻力更小，因此丝网烧结型毛细芯通常被用于提升均温板内工质流动的渗透率。

4、复合型毛细芯（Composite）

通过调解差别毛细结构的比例和漫衍，获得一系列复合型毛细芯结构，好比槽道毛细芯与烧结粉末毛细芯举行组合、槽道毛细芯与烧结丝网毛细芯举行组合等，以顺应差别的事情条件和散热要求。

制作历程需要划分完成差别毛细结构的制作，然后通过特定的工艺将它们团结在一起。受古板加工工艺的成形限制，复合毛细芯结构的加工难度很大，加工工序繁多、加工周期长，这极大影响了复合型毛细芯的优化设计和在均温板中的运用。

5、仿生型毛细芯（Bionic structure）

通常是通过模拟自然界中具有高效液体传输能力的生物结构（如植物的叶脉、昆虫的微通道等），接纳微纳加工手艺或特殊的质料制备要领来制造毛细芯。例如，使用光刻、蚀刻等微纳加工工艺在质料外貌制造出类似叶脉的微通道结构。现在手艺尚处于生长阶段，大规模生产和应用保存一定的手艺瓶颈。

综上，性能优异的毛细芯应具有足够的毛细力使得热管可以完成工质回流循环，同时具有较大的渗透率使得回流的工质量抵达传热的需求。别的，毛细芯应具有优异的工艺性、可靠性及较低的本钱。

文章资料泉源：大米的老爹

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