越江波
（武汉工程大学 过程装备与控制工程03班）
摘要: 随着现代笔记本的迅速发展，对笔记本电脑散热提出了更高的要求，传统的单一风冷散热已经满足不了要求，热传性能优越的热管便应用于笔记本电脑散热。本文研究了热管的工作原理及其应用于笔记本电脑散热的优越性。
关键词: 热管、笔记本电脑、散热。
主要内容
一、 热管的工作原理
热管一般由管壳、具备毛细管作用的通道、以及传递热量的工质构成，热管自身形成一个高真空封闭系统，沿轴向可将热管分为三段，即蒸发段、绝热段和冷凝段。其工作原理如下图
热管的工作原理是：外部热源的热量，通过蒸发段的管壁和浸满工质的吸液芯的导热使液体工质的温度上升；液体温度上升，并在液面蒸发，直至达到饱和蒸气压，此时热量以潜热的方式传给蒸气。蒸发段的饱合蒸汽压随着液体温度上升而升高。在压差的作用下，蒸气通过蒸气腔流向压力和温度均较低的冷凝段，并在冷凝段的气液界面上冷凝，放出潜热。放出的热量从气液界面通过充满工质的吸液芯和管壁的导热，传给热管外冷源。冷凝的液体通过吸液芯回流到蒸发段，完成一个循环。如此往复，不断地将热量从蒸发段传至冷凝段。绝热段除了为工质提供通道外，还起着把蒸发段和冷凝段隔开的作用，并使管内工质不与外界进行热量传递。
二、热管的特点
（1）热阻小、传热能力强
计算表明，一根内、外径分别为21、25mm，加热段、冷凝段长度都为1m的钢—水重力热管的热阻（管外对流换热热阻除外）是直径相同、长度为2m的紫铜棒导热热阻的1/1500，即这种热管的传热能力是紫铜棒的1500倍。
（2）温差小
蒸发段与冷凝段的压力差非常小，所以蒸发和凝结几乎是在相同的温度下进行的，这为微小温差下的热量传递创造了条件。
（3）适应温度范围广，工作温度可调
通过选择不同的热管工质和相容的管壳材料，可以使热管适应在-200～容祖儿新恋情2000℃温度范围内工作。
（4）热流密度可调
热管蒸发段和冷凝段的热流密度可以通过改变蒸发段和冷凝段的长度或管外传热面积（如
加装肋片）来分别进行调节。
三、热管在笔记本电脑散热中的应用
长久以来，散热问题一直都是笔记本电脑最大的技术瓶颈，它关系到笔记本电脑的稳定性，许多不明原因的死机都是由于散热问题无法解决造成的。轻薄短小的高性能的处理器应用于笔记本电脑之中，发热密度迅速上升。为了保证笔记本电脑的工作性能，必须解决好他的散热问题。然而，它的有限空间不能容纳更大的散热片或风扇。热传性能优越的热管便应用于笔记本电脑中的散热，有利于笔记本电脑的稳定运行,为“绿散热”开辟了新的道路
1、目前散热的存在的问题
所有的笔记本电脑散热的最终目的都是为了降低系统内设备的温度，尤其是 温度过高是致使元件性能下降 寿命减短的主要原因。
随着 CPU主频的不断提高 ,不采用特殊的散热方法就无法保证 CPU 工作的稳定 ,人们对 CPU散热器进行了大量的研究 ,开发出了多种多样的CPU散热器产品。
近几年的 CPU 散热器无论在设计、 结构、 使用效果和严谨性等方面都有了很大的提高。从产品的类型来看 ,不论是风冷式散热器、 水冷式散热器还是半导体制冷式散热器 ,都是主动型散热器 ,主动型散热器存在两大问题。
噪音问题
为了得到更好的散热效果 ,除了改进散热器腮片工艺 ,提高散热片面积之外 ,提高风扇风量、风压是最直接最有效的办法 ,这么做必然要提高风扇转速。如此导致了风冷型散热器的噪音越来越大 ,虽然采用大尺寸风扇可以有效降低噪音 ,但是终究不是根本解决办法 ,因为大尺寸风扇安装往往会受到限制。
安全问题
在主动型散热器构成中 ,作为动力部件的风扇、 水泵、 半导体制冷器等 ,都存在长时间运行而发生故障的可能。当它们发生故障时 ,CPU 有极大可能性会被烧坏。曾有实验证明 ,AMD S ocketA接口的 CPU在风扇停转数秒钟内就会被烧坏。
2、笔记本电脑的散热形式
传统的散热方式
传统的笔记本电脑散热形式有风冷式、水冷式和半导体式。其中风冷式是应用最广泛也是最成熟的，其成本较低，但缺点是运行的时候气流会产生涡流，机壳会有阴影效应，占用体积大，在旋转区需要格栅保护，运行风速大的时候噪音也会很大。
新型散热方式——热管
热管在笔记本工作时，其传热热阻可用下图等效回路表示。
R为CPU表面传递到粘附其上的热管蒸发段内壁的导热热阻，R为冷凝段内壁到散热板之间的导热热阻。
δ为热管管壳厚度，λ为管壳材料的导热系数，A ，A分别是热管蒸发段和冷凝段内壁表面积。
R为蒸发段与内壁的传热热阻，R为冷凝段与内壁的传热热阻。
h为蒸发段内壁与工质的热传系数，h为冷凝段内壁与工质的热传系数。两者可取相同值，h=h=5800（W/mK）.
R为冷凝段散热板到冷却气体之间的对流传热热阻。
A为散热板有效面积，h冷却气体与散热板之间的对流换热系数。h与诸多因素有关，可根据气体纵向掠过平板相应的关联式确定。
R和R为蒸汽和液体面之间的热阻，通常可以忽略不计。RR分别为饱和蒸汽和液体的传热热阻。由于蒸汽和液体在热管两端温降较小，故R和R可忽略。R和R为吸液芯和管壳的导热热阻，通常可以忽略不计（比R和R大得多）。
3、 热管应用于笔记本电脑的散热
在笔记本中，风冷依旧是主要的散热方式，不过由于他的空间和耗电量的局限性，热管散热技术被普遍应用到笔记本电脑中。因此，笔记本电脑中，绝大多数的散热方式是热管+散热板+风扇的组合。在大部分笔记本电脑中应用的热管散热方法，通常是将CPU的热量通过热管传递给装在键盘下或底板上的一块铝制的散热板，再由散热板将热量散发出去。为了保证散热面积，笔记本中的散热板一般做得薄而大，目的就是将集中于CPU米卡个人资料的热量传递
到整个散热板上。在CPU的位置有协助散热的系统，接受来自CPU产生的热，并将它导入热管，这些高热经由热管，沿着整块铝板加以传导，周围冷却气体进行对流散热。
由于风扇引起噪音问题，应该尽量避免启动。因此，笔记本电脑采取了智能温控散热系统。当系统温度较低时，风扇停用。当系统温度升高，CPU无法有效散热时，启动风扇加强散热。散热风扇一般有两个档：低风量和高风量，风扇的速度视处理器的温度而定。一般当CPU的温度高于45℃时，风扇打开。风扇转速不同，冷却气流的速度也改变，热管总传热系数随之变化.当系统温度继续升高时，CPU会降低工作频率运行，散热风扇转速也会自动增加，从而使系统温度不再升高。当系统温度降到45℃时，风扇又自动关闭。这种设计，保证CPU的温度始终保持在允许的范围之内，为CPU提供了自我保护的功能，是整个系统更加可靠，寿命也更长。同时，还可以使笔记本节省用电，有效降低散热风扇带来的噪音。
热管应用于笔记本电脑散热的优点：通过本文可以看出，热管散热器能有效地改善笔记本电脑内部的散热情况。热管不仅耗能低，而且安装方便，因此热管散热器可以在笔记本等电子设备的散热方面大力推广使用。
随着笔记本电脑性能的不断提升，散热问题成为关键的因素，他直接影响着系统的稳定运行。由于其空间和耗电量的局限性，散热性能优越的热管被普遍运用到笔记本电脑的散热系统中。热管散热用于笔记本电脑智能温控系统，改变了传统的单纯依靠提高风量来散热带来的噪音问题。因此，热管散热能够很好的满足笔记本电脑CPU的散热要求。
4、对未来的展望姚贝娜 甄嬛传
热管应用于笔记本电脑散热的优越性充分体现了未来散热器的发展趋势:散热效果好,噪音低,使用寿命长。目前要解决的是价格和安装问题,随着技术水平的提高,大规模工业生产, 使用热管技术的CPU 散热器必将成为未来主流散热器产品。
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