1、超薄熱管構造形式

在實際應用中，超薄熱管通常定義為厚度小于2.0mm的平板熱管。超薄熱管很薄，可緊貼電子元件表面散熱，故被廣泛應用于移動和可攜帶電子設備，如智能手機、筆記本電腦和智能手表。用于筆記本電腦和平板電腦的超薄熱管厚度分別為1-2mm和0.8-1.2mm，傳熱能力大于20W；對于智能手機或智能手表，超薄熱管厚度為0.4-0.6mm，其傳熱能力大于5W。目前，超薄熱管主要有壓扁型熱管、均溫板、平板微熱管和超薄環(huán)路熱管四種構造形式。

壓扁型熱管

壓扁型熱管采用直接壓扁常規(guī)圓柱形熱管的方法制作，其組成和工作原理與常規(guī)熱管類似，如圖1所示。壓扁型熱管沿軸向方向一般依序為蒸發(fā)段、絕熱段和冷凝段。壓扁型熱管的制造工藝高效靈活，長扁形結構可使熱管實現(xiàn)多熱源、長距離熱傳遞，但也存在一些缺陷，如表面積小、形狀單一。壓扁型熱管主要應用于智能手機、平板電腦等小型移動設備。

圖1壓扁型熱管:（a）原理圖;（b）實物圖

均溫板

均溫板是由一個呈板狀結構的封閉容器組成，容器內壁覆蓋有吸液芯結構，且蒸發(fā)器和冷凝器位于該封閉容器的兩側，如圖2所示。均溫板內吸液芯是提高熱管傳熱性能的關鍵，吸液芯產生的毛細力為液體回流提供動力，推動工質循環(huán)，提高氣液相變傳熱效率。此外，均溫板還具有重量輕、結構靈活和高導熱性等優(yōu)點，尤其是它具有較大的冷凝面積，使均溫板普遍應用于局部熱流密度大的電子設備散熱。

圖2均溫板:（a）原理圖;（b）實物圖

平板微熱管

平板微熱管與均溫板相似，是由蒸發(fā)器、吸液芯和冷凝器組成，整體呈薄平板狀，如圖3所示。與均溫板不同之處在于，平板為熱管內部沒有空腔，其蒸發(fā)器和冷凝器分別位于吸液芯的兩側，且與吸液芯緊密接觸。所以，平板微熱管在繼承均溫板高均溫性能和高傳熱能力的同時，其厚度大大減小。因此，平板微熱管主要應用于有限散熱空間的高熱流密度電子器件散熱。

圖3 平板微熱管示意圖

超薄環(huán)路熱管

超薄環(huán)路熱管的組成和工作原理與傳統(tǒng)環(huán)路式熱管相似，如圖4所示。典型的環(huán)路熱管由蒸發(fā)器、補償室、蒸汽通道、冷凝器和液體回流通道組成，熱管整體呈環(huán)狀結構。吸液芯結構位于蒸發(fā)器和補償室內，其余回路元件均由光滑壁管組成，光滑壁管可以減少工作液體回流到蒸發(fā)器的流動阻力，這使得超薄環(huán)路熱管特別適用于長距離的熱傳遞。此外，超薄環(huán)路式熱管具有相互獨立的蒸發(fā)器和冷凝器，這樣不僅可以消除可能發(fā)生的夾帶效應，還可以傳遞更多的熱量。因此，除了應用于移動設備散熱，超薄環(huán)路熱管還可應用于動力電池熱控。

圖4 超薄環(huán)路熱管:（a）原理圖;（b）實物圖

2、超薄熱管吸液芯構造

吸液芯是兩相傳熱裝置熱管的核心組成，它通過氣液相界面提供毛細力來驅動熱管內工質循環(huán)工作。熱管的啟動和熱傳遞性能主要取決于吸液芯毛細流動相變行為。毛細壓力和滲透率是吸液芯的關鍵參數(shù)，直接決定相變性能和毛細傳熱極限。概括起來，超薄熱管的吸液芯構造主要有燒結吸液芯、微槽吸液芯和復合吸液芯。

燒結吸液芯

燒結吸液芯結構因其毛細力大、抗重力能力強和成本低而被廣泛應用于超高壓輸電系統(tǒng)。燒結吸液芯主要有燒結粉末芯、燒結網芯和燒結纖維芯等形式。

(a)燒結粉末芯 (b)燒結網芯 (c)燒結纖維芯

圖1燒結吸液芯主要形式

在傳統(tǒng)熱管中最廣泛使用的燒結粉末吸液芯，由于較厚的粉末層和由找平引起的裂紋，幾乎已經被用于制造超高溫聚合物的燒結網/纖維吸液芯所取代。因此，我們可以使用燒結網狀/纖維作為吸液芯，獲得更薄、更柔軟的扁平熱管。

微槽吸液芯

由于微槽吸液芯具有滲透性高、質量輕和熱阻低等獨特優(yōu)勢，微槽毛細結構是超薄熱管的優(yōu)越候選。目前，高速旋轉成形、犁削-擠壓、放電加工、等離子蝕刻和激光微加工等工藝技術已應用于微槽制造。

微槽超薄熱管外殼通常使用非金屬材料（例如硅和聚合物），并且微槽吸液芯結構大多使用等離子體蝕刻和激光微加工來制造，如圖2。雖然微加工工藝可獲得更薄的具有更高傳熱性能的超薄熱管，但其成本高、質量不穩(wěn)定、工藝復雜耗時，限制了其應用范圍。

(a) 超薄平板 (b)等離子體蝕刻凹槽

圖2微槽吸液芯結構超薄平板

復合吸液芯結構

具有良好熱性能的超薄熱管吸液芯需具有大毛細力和高滲透率品性。然而，燒結吸液芯雖然高毛細泵壓，但液體滲透率低，而槽道吸液芯的性能恰相反。因此，目前已經開發(fā)了由兩種或多種類型單芯結構組成的復合吸液芯結構，以平衡高毛細能力和高滲透率之間的矛盾。目前，超薄熱管中使用較多的復合吸液芯結構主要有燒結網-凹槽復合芯和燒結粉末-凹槽復合芯，如圖3所示。

(a)燒結網-凹槽復合芯(b)燒結粉末-凹槽復合芯

圖3 復合吸液芯的主要形式

3、柔性熱管構造

柔性熱管是一種具有彎曲變形特征的熱管。其工作原理與常規(guī)熱管一致，由蒸發(fā)端、冷凝端和絕熱端組成，一般情況下柔性部分位于絕熱段，如圖1。柔性連接可實現(xiàn)熱管的彎曲變形，便于安裝和自由地調節(jié)冷凝端和蒸發(fā)端的相對位置，可與某些復雜外形元件表面高效貼合，在狹小空間電子器件散熱場合應用有獨特優(yōu)勢。尤其值得一提的是，柔性熱管特別能適應頻繁振動或有相對運動條件下電子器件散熱。根據(jù)柔性部位材質不同，柔性熱管可以分為金屬柔性熱管、有機聚合物柔性熱管以及金屬-聚合物柔性熱管。

金屬柔性熱管

圖2 金屬柔性熱管：(上) 延展型，(下) 波紋管型

金屬柔性熱管主要有基于金屬本身延展性實現(xiàn)柔性變形熱管和利用金屬波紋管柔性連接的熱管，如圖2所示。金屬柔性熱管不僅具有較高的導熱率、較低的熱阻，而且可以達到較高的結構強度，能夠承受比較大的內部壓力，保證熱管穩(wěn)定運行。但是，受金屬自身延展性以及波紋管形變的限制，金屬柔性熱管一般變形量較小。此外，金屬管作為蒸發(fā)段和冷凝段，往往約束了與電子器件之間的有效接觸，導致蒸發(fā)段和冷凝段熱阻較大。

有機聚合物柔性熱管

有機聚合物柔性熱管是指利用柔性有機聚合物為封裝殼體材料的一類熱管。與金屬材料相比，有機聚合物具有良好的柔韌性、絕緣性、輕質等優(yōu)點，可滿足柔性可折疊電子器件、航空航天減重器件等特殊條件下的散熱要求。

有機聚合物柔性熱管，因有機聚合物具有彈性高、柔性大的特性，能夠達到90°以上的彎曲變形，使得彎曲程度超過金屬柔性熱管。并且，有機聚合物柔性熱管可以實現(xiàn)蒸發(fā)段與某些外形復雜的電子元件表面高效貼合，尤其適用于曲面熱源散熱、粗糙表面散熱等復雜情況。但是，由于有機物聚合物的小導熱率、低軟化溫度、大熱膨脹系數(shù)，導致此類熱管傳熱量小，僅適用于發(fā)熱功率低的電子器件。

圖4 金屬-聚合物柔性熱管

金屬-聚合物柔性熱管

金屬-聚合物柔性熱管（圖4）是在蒸發(fā)端與冷凝端采用金屬材料，在柔性連接部分采用聚合物。此類熱管利用金屬材料良好的導熱性能，實現(xiàn)蒸發(fā)段與冷凝段高效傳熱的效果。并且，利用聚合物材料良好的柔性，實現(xiàn)熱管的大彎曲變形。金屬-聚合物復合型柔性熱管很好地解決了大彎曲變形和高效傳熱的雙重需求。

4、微熱管構造

微熱管的工作原理與常規(guī)熱管類似，主要的區(qū)別在于：常規(guī)熱管內通常存在毛細吸液芯產生毛細力以驅動工質回流，而微熱管則主要通過通道尖角區(qū)域產生的毛細力驅動工質回流。自從1984年Cotter提出微熱管的概念以來，微熱管構造從單微熱管，發(fā)展到微熱管簇，以及內部溝槽互通的微槽平板熱管，使得微熱管傳熱性能得到顯著提高。

單微熱管

對于微熱管的研究，最初主要集中在管徑100~1000μm，管長在10~60mm的無吸液芯結構的帶有尖角的單根熱管，其通道橫截面多為三角形、矩形或正方形，如圖1所示。這三種微熱管的管壁都是等厚度的直壁，通道在不同構造下存在大小不一的尖角區(qū)域，而微熱管正是利用這些尖角為液體回流提供動力。但是，尖角毛細力略顯不足，主要應用于傳熱量不大，但對均溫性和穩(wěn)定性要求高的場合。為了進一步提高微熱管的毛細性能，一些不規(guī)則的単微熱管構造形式也相繼提出，如圖2所示。這些異形截面形狀有力增強了毛細驅動效能，進而提升了単微熱管的傳熱能力。

圖1 單微熱管（直截面）

圖2 單根微熱管（異形截面）

微熱管簇

微熱管簇作為高效均熱片能夠有效消除局部熱點，保持硅片均溫，廣泛應用于微小型電子元器件散熱。微熱管簇是在固體基板上開出一簇獨立、平行的微細槽道形成，如圖3所示。微型熱管簇相當于將多個單根微熱管集成在一起，以此來提高微熱管的導熱效能。然而，這種強化傳熱是有限的，因為它們只提供沿單個陣列微槽的軸向傳熱。

圖3 三角形通道微熱管簇

微槽平板熱管

微槽平板熱管與微熱管簇的主要區(qū)別在于，微槽平板熱管各蒸汽槽道互相連通（如圖4所示），而微熱管簇各通道則相互獨立。由于微槽熱管蒸汽腔相互連通能夠實現(xiàn)熱量二維傳遞，解決了微型熱管簇只能一維熱傳遞的問題，使得微熱管的傳熱效能及均溫性得到顯著提高。

圖4 微槽平板熱管

5、脈動熱管構造形式

隨著電子芯片、發(fā)光二極管和動力電池等領域向著小型化和高集成化發(fā)展，因過熱而導致這類器件可靠性問題日益得到了重視關注。脈動熱管作為上世紀90年代初提出的一種傳熱元件，由于其設計簡單、成本低和熱性能優(yōu)越，在余熱回收、航天熱管理和電子冷卻等場景的高效冷卻裝置設計與開發(fā)中有著很好的應用前景。

圖1 熱管工作原理示意圖：(a) 常規(guī)重力熱管；(b) 脈動熱管

不同于傳統(tǒng)重力熱管(如圖1(a))，脈動熱管的基本結構僅僅包括一個在平面內蛇形排列的連續(xù)無芯毛細管。如圖1(b)中所示，脈動熱管按環(huán)路結構可分為封閉型和開放型兩種，但由于封閉回路中的工質最終能夠實現(xiàn)穩(wěn)定的循環(huán)流動，使得封閉性脈動熱管得到了更多的關注。該型熱管還具有易于小型化、結構靈活和逆重力運行等優(yōu)點，而缺點在于由于完全依靠熱驅動，相比于傳統(tǒng)毛細力輔助工質流動的熱管在面對長距離熱輸送需求時會有局限性。閉合回路脈動熱管的加工過程和傳統(tǒng)熱管類似，都要經歷三個過程：管內抽真空，工作流體部分填充和密封。加工完成的脈動熱管在未啟動時，內部工質會以非均勻氣液塞的形式自然地分布在毛細管內。在對管束的一端加熱后，熱量通過內部持續(xù)的氣液兩相流體振蕩或循環(huán)流動將熱量傳遞到冷卻端進行散熱。正是由于上述基于兩相流傳熱的獨特工作原理，脈動熱管相比單一的金屬導熱結構具有顯著的性能優(yōu)勢。研究表明，脈動熱管等效導熱系數(shù)可以達到銅的幾十倍。總的來說，脈動熱管是一種簡單可靠、無噪聲并且經濟可行的傳熱選擇。

由上述脈動熱管的工作原理可知，脈動熱管主要依靠工質的振蕩運動將蒸發(fā)段的熱量以潛熱和顯熱的形式傳遞到冷凝段。因此，強化脈動熱管的傳熱性能應從以下兩個方面著手：（1）強化管內汽液介質與管壁之間的傳熱；（2）增加管內工質振蕩頻率和循環(huán)力。當前研究涉及的脈動熱管主要包括管式和板式兩種?；谏鲜鰪娀悸?，國內外已提出了多種新的脈動熱管構造形式，具體如下：

1）止回閥結構脈動熱管

在脈動熱管回路中配置一個或多個單向止回閥（圖2）可以使工作流體按規(guī)定的方向循環(huán)流動，這使得帶止回閥的閉式循環(huán)脈動熱管的熱性能要優(yōu)于常規(guī)的閉式循環(huán)脈動熱管。隨著研究深入，目前還發(fā)展出一種特斯拉型止回閥平板脈動熱管，如圖3所示。與上述的浮球式止回閥相比，Tesla閥完全由通道構成，結構簡單且易于與脈動熱管結合。其特點在于流體在主通道流動時壓降較小，而在側通道流動時壓降較大。通過合理地布置Tesla閥可使工質在脈動熱管中正向流動的流動阻力低于反向流動的流動阻力，從而抑制工質的反向流動，促進工質單向循環(huán)流動，有效降低運行熱阻。

圖2止回閥結構脈動熱管 圖3特斯拉型止回閥平板脈動熱管

2）不均勻通道結構脈動熱管

對于依賴熱驅動的脈動熱管來說，當在其內部添加圖4中所示的不均勻通道結構時，工質在受熱蒸發(fā)時不同口徑的曲率半徑使得液膜產生的表面張力不同，從而產生額外的循環(huán)動力。附加的循環(huán)力可以促進工質的循環(huán)流動，強化脈動熱管的啟動速度和傳熱能力，這一優(yōu)勢在中低熱輸入功率以及非均勻加熱時表現(xiàn)得尤為明顯。類似的構形還有如圖5和圖6中帶斜向通道或部分波紋結構的脈動熱管，在相鄰主通道中加入起連通作用的斜通道可以促進流體單相流動。此外，在蒸發(fā)段布置波紋結構同樣能夠顯著提升脈動熱管的啟動和傳熱性能。

圖4不均勻通道示意圖 圖5斜向連接通道平板脈動熱管 圖6波紋結構脈動熱管

3）吸液芯結構脈動熱管

吸液芯結構是近年來受到廣泛關注的脈動熱管內部結構優(yōu)化方案。目前吸液芯結構主要有溝槽和多孔芯。在熱管內壁面增加類似圖7中所示的微槽結構不僅可以顯著降低脈動熱管的啟動時間和啟動功率，還可以增強顯熱和潛熱的傳遞，使脈動熱管獲得較低的熱阻和蒸發(fā)段溫度。多孔芯結構是傳統(tǒng)熱管中提供毛細力使液體從冷凝器部分返回蒸發(fā)器部分的毛細尺度結構。熱管中常用的是燒結顆粒狀（如圖8）、絲網狀和篩狀的多孔芯結構。常規(guī)的脈動熱管是沒有芯結構的，但考慮到燒結芯結構可以大幅度增加工質的潛熱傳遞，因而將其引入脈動熱管中以提升傳熱性能。在這個過程中，潛熱的增加使得汽塞溫度和壓力均得到提升，從而增加了液塞的振蕩幅度。

圖7微螺旋溝槽內表面 圖8 燒結銅顆粒芯結構

4）三維脈動熱管

傳統(tǒng)的脈動熱管研究多是基于二維單層通道結構，借助內部的兩相流動傳熱特性能夠表現(xiàn)出遠高于純金屬板的傳熱能力。但是，隨著現(xiàn)代熱管理場景的日益復雜會發(fā)現(xiàn)常規(guī)單層式的脈動熱管結構會將熱質的輸運限制在二維平面內。在面對高熱流密度場景，具有更高通道密度的三維結構近年來也受到人們青睞，如圖9所示的不同層數(shù)的三維管式等形式。三維脈動熱管的主要目的是為了延展脈動熱管在三維空間中的傳熱能力，同時更加緊湊的工質流道分布使單位面積內熱量能夠更多地被傳遞。

圖9不同層數(shù)的三維管式脈動熱管

6、可變導熱管構造

在一些變熱載荷的應用場景，普通熱管難以滿足變熱載荷需求。在變熱載荷需求驅動下，發(fā)展出一種新型的控制溫度的傳熱元件——可變導熱管?？勺儗峁艿膶崮芰梢噪S傳熱量的變化自動地發(fā)生改變,且可保持熱管工作溫度基本不變?？勺儗芰Φ男纬稍谟诶淠纬淙氲牟豢赡詺怏w，處于平衡狀態(tài)時如圖1所示。

圖1可變導熱管的平衡狀態(tài)

可變導熱管工作的原理是：蒸發(fā)段被加熱，工作液體蒸發(fā)，蒸汽壓力升高，不凝氣體被驅趕到冷凝段，蒸汽上升達到冷凝段，在冷凝段與管外冷流體換熱后凝結，凝結液體經下降后返回蒸發(fā)段。被驅趕到冷凝段的不凝氣體聚集在冷凝段形成氣塞，氣塞占據(jù)了冷凝段的部分空間，減小了冷凝段蒸發(fā)凝結換熱的有效面積，且氣塞具有一定的“彈性”。當加熱負荷增大時，蒸汽壓力增高，氣塞被壓縮，氣塞長度變短，冷凝段有效工作面積增大，熱管的導熱能力很高。反之，當熱負荷變小時，蒸汽壓力減小，氣塞長度變長，冷凝段有效換熱面積減小，熱管的導熱能力降低。根據(jù)導熱理論可知，當加熱負荷變大時，由于冷凝段面積和相應的當量導熱系數(shù)發(fā)生變化，使得熱管的工作溫度的變化幅度減小，從而達到控制熱管工作溫度的目的。

下面對可變導熱管的構造形式進行較為全面的介紹。剛開始發(fā)展起來的可變導熱管基本構造為在冷凝段末端配置一個儲氣腔（圖2）。該形式可變導熱管存在蒸汽會擴散至儲氣腔后冷凝積液的問題。故有必要吸收冷凝段儲氣腔內冷凝液，故引申出了帶有吸液芯儲氣腔的可變導熱管（圖3），儲氣腔中蒸汽的分壓將為與其溫度相對應的蒸汽壓力。

圖2 可變導熱管基本構造

圖3 含吸液芯式儲氣腔的可變導熱管

儲氣腔雖可達到控制溫度的目的，但仍存在易受冷源溫度影響而使得儲氣腔內溫度壓力不穩(wěn)定，故人們又開發(fā)出具有熱儲氣腔的可變導熱管（圖4），即儲氣腔主要位于蒸發(fā)器段附近，甚至在蒸發(fā)器段內。儲氣腔與蒸發(fā)器的熱耦合將大幅降低可控性氣體的溫度波動。此外，實踐中還引入半透膜塞來降低不凝性氣體中工作蒸汽的分壓。

圖4配置儲氣腔的可變導熱管

從本質上講，各種形式熱管都很難保持自身的溫度恒定，除非熱容無限大的情況。在熱源的熱阻抗很大或器件熱功率發(fā)生波動，則熱源的溫度難以保持恒定，可能會出現(xiàn)大幅度溫度波動，在實際應用中難以接受。為此，人們又開發(fā)了具有反饋功能的可變導熱管，即電子反饋（主動）控制和機械反饋控（被動），設計構造如圖5、圖6所示。主動反饋控制可變導熱管依靠溫度傳感器、電子控制器和可加熱儲氣腔而調節(jié)蒸汽-氣體界面界面。如圖6所示，機械反饋控制涉及到波紋管儲氣腔的使用，即通過波紋管的位移將蒸汽-氣體界面的位移與熱源聯(lián)系起來，達到反饋控制調節(jié)熱源溫度的目的。

圖5 主動反饋控制VCHP

圖6 被動反饋控制VCHP

可變導熱管具有傳熱和控溫的雙重特性，在航空航天、石油化工、余熱回收等領域得到重要應用。一種重要的應用就是三軸對地靜止衛(wèi)星的散熱器面板上采用可變導熱管技術。此外，安裝可變導熱管為鈉硫電池提供高溫下工作的溫度控制，進而提高充放電效率。伴隨在變熱載荷場景的應用，可變導熱管的應用將越來越廣泛，各國科學家和工程師仍需繼續(xù)努力探索提升傳熱和控溫的雙重特性的各種構造方式。

7、兩相回路熱虹吸管構造及其應用

自然相變循環(huán)具有傳熱性能好、可靠性高、成本低等優(yōu)點，是解決熱問題的有效途徑。作為常用的自然相變循環(huán)，兩相回路熱虹吸管(TPLT)也稱為閉環(huán)兩相熱虹吸管、熱虹吸管環(huán)路等。從本質上講，兩相回路熱虹吸管是由溫差和重力驅動的兩相傳熱裝置，因TPLT不需要多孔芯，所以其結構比傳統(tǒng)熱管簡單。由于其單向流動模式，它比熱管具有更具競爭力的傳熱距離和傳熱極限。

TPLT通常由銅、不銹鋼、鋁合金、玻璃或其他具有良好導熱性和耐壓性的材料制成。它通常由蒸發(fā)器、冷凝器、蒸汽管路和液體管路組成，根據(jù)應用的需要，還可以包括其他部件。例如，可以在液體管線上采用蓄熱器或與冷凝器和蒸發(fā)器集成，以優(yōu)化可變工況下的傳熱性能；可以添加控制閥來主動調節(jié)傳熱能力。兩相回路熱虹吸管中可使用多種工作液，最常見的選擇是水、丙酮、二氧化碳、乙醇、氫氣和各種制冷劑。

兩相回路熱虹吸管的工作原理為：蒸發(fā)器從熱源中吸收熱量，同時熱量通過冷凝器排出，冷凝器的高度比蒸發(fā)器高，以便形成重力驅動的自然流動循環(huán)。在關閉模式下，較重的工作液體停留在液體管線和蒸發(fā)器的底部，而工作氣體填充剩余空間，從而維持TPLT中的飽和狀態(tài)。一旦蒸發(fā)器和冷凝器之間有足夠的溫差，蒸發(fā)器中的工作液體將逐漸吸收熱量并汽化，向上運動，通過蒸汽管路到達冷凝器；在將熱量釋放到熱沉后冷凝，并通過液體管線回流至蒸發(fā)器從而關閉兩相流循環(huán)。TPLT的工作原理與單管熱管、環(huán)形熱管和兩相閉式熱虹吸管有相似之處。

圖1 兩相回路熱虹吸管工作原理

根據(jù)TPLT的基本原理，在熱虹吸管基礎上進行必要改進，以達到實際應用過程的高效節(jié)能目的。下面介紹幾種常見的兩相回路熱虹吸管應用案例。

兩相回路熱虹吸管調節(jié)冰箱冷量應用

圖2冰箱工作原理示意圖

在家用冰箱中，常規(guī)制冷循環(huán)采用啟停方式來控制生鮮食品倉的溫度，壓縮機的啟停頻率直接影響溫度波動，頻率越高對于新鮮食品的儲存越好，卻會大大降低循環(huán)效率。為了解決這個問題，人們構建了兩相回路熱虹吸管與冰箱耦合系統(tǒng)，將兩相回路熱虹吸管用于蒸汽壓縮循環(huán)的冷/熱釋放。在這系統(tǒng)中，PCM被用作冷能量的蓄水池和緩沖器，制冷循環(huán)在穩(wěn)定的工作狀態(tài)下連續(xù)運行以提高效率，而TPLT則將冷量從PCM傳遞到新鮮食物艙，精確控制其溫度。TPLT可以在兩種模式下調節(jié)其傳熱：由蒸汽和/或液體管線上的電磁閥的開關控制的高頻啟停模式；以及由蒸汽管線上的調節(jié)閥控制的無級傳熱調節(jié)模式。

兩相回路熱虹吸管在空調系統(tǒng)中應用

(a)空調工作模式 (b) 兩相回路熱虹吸管工作模式

圖3 空調系統(tǒng)工作原理

在兩相回路熱虹吸管與空調集成系統(tǒng) (TPLT/AC)中，兩相回路熱虹吸管和蒸汽壓縮循環(huán)共用同一流道、蒸發(fā)器和冷凝器。該系統(tǒng)蒸發(fā)器和冷凝器都是空氣換熱器，工作流體可以是空調中使用的各種制冷劑，如R22。當控制閥保持關閉時，系統(tǒng)正常運行在空調模式，如果控制閥打開，則切換到兩相回路熱虹吸管模式。采用低于所需室內溫度5～10K的切換參考溫度來確定兩相回路熱虹吸管的被動冷卻能力是否足以滿足室內降溫。該系統(tǒng)有以下三種可能的運行模式：（1）夏季環(huán)境溫度高于開關參考溫度時，系統(tǒng)以AC運行，以保持足夠高的制冷量；（2） 冬季環(huán)境溫度始終低于開關參考溫度時，系統(tǒng)以TPLT模式運行，以節(jié)約能源；（3）當環(huán)境溫度在開關參考溫度附近波動時，系統(tǒng)在AC和TPLT模式之間切換，一般出現(xiàn)在春季和秋季。

兩相回路熱虹吸管在熱泵系統(tǒng)應用

(a)TPLT模式(b)HP模式

圖4 熱泵系統(tǒng)工作原理

熱泵循環(huán)是制冷循環(huán)的逆循環(huán)，其工作流體和關鍵部件相似。與傳統(tǒng)的空調/熱泵系統(tǒng)相比，兩相回路熱虹吸管與熱泵集成系統(tǒng)（TPLT/HP）需要額外的控制閥、旁通管以及蒸發(fā)器和冷凝器的安裝位置和管道結構的調整。基于TPLT/A系統(tǒng)的相同工作原理，兩相回路熱虹吸管與熱泵集成系統(tǒng)一般采用兩TPLT模式，將熱源（如太陽能和空氣源）的熱量傳遞到水中，如果熱源溫度太接近或低于水溫，則切換到HP模式。模式開關取決于熱源與水之間的溫差。由于熱源溫度和水溫的變化比兩相回路熱虹吸管與空調集成系統(tǒng)系統(tǒng)大得多，因此不采用參考溫度。

8、空間軸向槽道熱管構造

軸向微槽道的熱管由于其長距離無泵高效熱量傳輸?shù)膬?yōu)勢已經應用于空間熱控系統(tǒng)。相對于其他類型的熱管，軸向槽道熱管具有以下優(yōu)勢：可靠性高；對氣塞的敏感度低；傳熱能力強、有效導熱系數(shù)高、均溫性強；易于制造。目前已發(fā)展起來的空間槽道熱管的溝槽形式主要有多孔溝槽、單槽/再入槽結構、軸向/混合槽以及單槽縫，各種溝槽結構及特征概述如下：

1. 多孔溝槽

用于液體輸送的縱向開口或覆蓋篩網的凹槽

由多孔材料制成的毛細結構(具有高毛細力特性)

螺紋圓周槽(適用于高熱傳導過程)

2. 單槽/再入槽

用于液體輸送的再入槽

性能受溝槽數(shù)量、槽寬比/溝槽半徑(用于自動排氣)影響

螺紋圓周槽(適用于高熱傳導過程)

3. 軸向/混合槽

先進梯形凹槽（強化溝槽的幾何結構）

混合矩形和再入式溝槽（干化風險低，蒸發(fā)器內部毛細壓力高）

4. 單槽縫熱管

蒸汽空間內壁上的周向凹槽連通了蒸汽空間與凹槽

削弱蒸汽對工作液體的攜帶作用

液體填充量非常關鍵（液體填充量的少量減少會導致毛細管泵送壓力的顯著降低，使熱能力大幅降低。）

來源：中國熱管理產業(yè)技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟，文章來源：5G行業(yè)觀察

審核編輯：劉清