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中文摘要热管技术的原理比较简单，主要是利用工作流体的蒸发与冷凝来传递热量，热管工作流体涵盖从低温应用的氦、氮，到高温应用的钠、钾等液态金属；较为常见的热管工作流体则有氨、水、丙酬及甲醇等。热管一般是由管壳、吸液芯和端盖三个部分组成。将管内抽至较高的真空度后充以适量的工作流体，使得紧贴管内壁的吸液芯毛细多孔材料中充满液体后加以密封。热管有两端，分别为蒸发端（加热端）和冷凝端（散热端），两端之间间根据需要采取绝热措施。当热管的一端受热时（即两端出现温差时），毛细芯中的液体蒸发汽化，蒸汽在压差之下流向另一端放出热量并凝结成液体，液体再沿多孔材料依靠毛细作用流回蒸发端。如此循环不已，热量得以沿热管迅速传递。由于蒸发——冷凝的传热过程中，管内工作流体处于饱和状态，因此热管几乎是在等温下传递热量。基于以上热管的特性，本篇论文主要讨论了将热管用于CPU散热器的问题，主要是做实验寻找一种工作流体。关键词：热管工作流体毛细芯CPUAbstractTheprincipleofheatpipetechnologyisrelativelysimple,primarilytheuseofevaporationandcondensationoffluidtotransferheatthermal..Heatpipeisgenerallyfromtheshell,suctionliquidcoreandcovercomposedofthreeparts.Tubewillbepumpedtoahigherdegreeofvacuumaftertheappropriatechargetotheworkoffluid,makingclosetothewallofthecapillarysuctionliquidcoreofaporousmaterialtobesealedaftertheliquid.Heatpossessionatbothends,namelytheevaporation-(heatingside)andcondensate-(Thermalside),betweenthetwosidesneedtobetakeninaccordancewithinter-insulationmeasures.Whentheheatpipeattheendofheating(thatis,whenthetemperaturedifferencebetweenthetwoendsthere),capillarycoreoftheevaporationofliquidvaporization,steamunderpressureintheotherendoftheflowofheatandemitcondensedintoaliquid,liquidalongtheporousmaterialtorelyoncapillaryactionreturnevaporationEnd.Thiscycleofit,theheatcanberapidlyalongtheheatpipe.Becauseofevaporation-thecondensationheattransferprocess,theworkingfluidinasaturationpoint,itisalmostintheheatpipe,suchastemperatureheattransfer.Basedontheabovecharacteristicsoftheheatpipe,thispaperwillfocusonheatpipewillbeusedfortheCPUheatsinkissue.Keywords:heatpipeWorkingfluidEvaporationCond第一章前言由于计算机效能不断的增加，更高速的CPU已成为追求效能的重要指。因此，本文主要说明热管的设计程序，包括热管重要的参数：工质的选择、管壳材料的选择、毛细结构的选择。在这当中还需要考虑孔隙度、粉末粒径及烧结层厚度对于热管性能的影响，我们会从理论分析中利用一些参数作为评估的依据。为了兼顾性能及尺寸，它除了尽量缩小各原件尺寸，同时也大幅减少内部空间，原件越来越集中，甚至被设计成AllInOne，一方面造成热源被集中，另一方面内部空间减少造成散热更加困难。过去解决之道是在特定较大的发热源如CPU上加装风扇，配合设计的管道让热源散到外部。然而随着CPU处理速度越来越快，发热量也越大过去使用风扇散热的方式受到极大的考验。在此之后国内外开始陆续有计算机使用的微热管进行研究，而国外也开始有量产商品出现。热管系利用工作流体在相变化时所具有的潜热来传送热量。在操作温度范围内，其传热能力约为铜等高热传导性材料的数十甚至数百倍之多，因而有热的超导体之称。利用热管配合设计的模块将主要发热源产生的热量传到外部，除了有效解决小空间散热的问题，同时兼顾到无噪音、不须提供额外能量的优点。第二章传热学原理2.1传热学的发展传热学的作用是利用可以预测能量传递速率的一些定律去补充热力学分析．以3种基本的传热方式为基础的，即导热、对流和辐射。传热学是研究不同温度的物体，或同一物体的不同部分之间热量传递规律的学科。传热不仅是常见的自然现象，而且广泛存在于工程技术领域。例如，提高锅炉的蒸汽产量，防止燃气轮机燃烧室过热、减小内燃机气缸和曲轴的热应力、确定换热器的传热面积和控制热加工时零件的变形等，都是典型的传热问题。传热学作为学科形成于19世纪。在热对流方面，英国科学家牛顿于1701年在估算烧红铁棒的温度时，提出了被后人称为牛顿冷却定律的数学表达式，不过它并没有揭示出对流换热的机理。对流换热的真正发展是19世纪末叶以后的事情。1904年德国物理学家普朗特的边界层理论和1915年努塞尔的因次分析，为从理论和实验上正确理解和定量研究对流换热奠定了基础。1929年，施密特指出了传质与传热的类同之处。在热传导方面，法国物理学家毕奥于1804年得出的平壁导热实验结果是导热定律的最早表述。稍后，法国的傅里叶运用数理方法，更准确地把它表述为后来称为傅里叶定律的微分形式。热辐射方面的理论比较复杂。1860年，基尔霍夫通过人造空腔模拟绝对黑体，论证了在相同温度下以黑体的辐射率(黑度)为最大，并指出物体的辐射率与同温度下该物体的吸收率相等，被后人称为基尔霍夫定律。1878年，斯忒藩由实验发现辐射率与绝对温度四次方成正比的事实，1884年又为玻耳兹曼在理论上所证明，称为斯忒藩-玻耳兹曼定律，俗称四次方定律。1900年，普朗克在研究空腔黑体辐射时，得出了普朗克热辐射定律。这个定律不仅描述了黑体辐射与温度、频率的关系，还论证了维恩提出的黑体能量分布的位移定律。2.2基本传热方式传热的基本方式有热传导、热对流和热辐射三种。热传导是指在不涉及物质转移的情况下，热量从物体中温度较高的部位传递给相邻的温度较低的部位，或从高温物体传递给相接触的低温物体的过程，简称导热。热对流是指不同温度的流体各部分由相对运动引起的热量交换。工程上广泛遇到的对流换热，是指流体与其接触的固体壁面之间的换热过程，它是热传导和热对流综合作用的结果。决定换热强度的主要因素是对流的运动情况。热辐射是指物体因自身具有温度而辐射出能量的现象。它是波长在0.1～100微米之间的电磁辐射，因此与其他传热方式不同，热量可以在没有中间介质的真空中直接传递。太阳就是以辐射方式向地球传递巨大能量的。每一物体都具有与其绝对温度的四次方成比例的热辐射能力，也能吸收周围环境对它的辐射热。辐射和吸收所综合导致的热量转移称为辐射换热。20世纪以前，传热学是作为物理热学的一部分而逐步发展起来的。20世纪以后，传热学作为一门独立的技术学科获得迅速发展，越来越多地与热力学、流体力学、燃烧学、电磁学和机械工程学等一些学科相互渗透，形成多相传热、非牛顿流体传热、燃烧传热、等离子体传热和数值计算传热等许多重要分支。现在，机械工程仍不断地向传热学提出大量新的课题。如浇铸和冷冻技术中的相变导热，切削加工中的接触热阻和喷射冷却，等离子工艺中带电粒子的传热特性，核工程中有限空间的自然对流，动力和化工机械中超临界区换热，小温差换热，两相流换热，复杂几何形状物体的换热，湍流换热等。随着激光等新的实验技术的引入和计算机的应用，为传热学的发展提前景牛顿冷却定律（Newton'slawofcooling)：温度高于周围环境的物体向周围媒质传递热量逐渐冷却时所遵循的规律。当物体表面与周围存在温度差时，单位时间从单位面积散失的热量与温度差成正比，比例系数称为热传递系数。牛顿冷却定律是牛顿在1700年用实验确定的，在强迫对流时与实际较好，在自然对流时只在温度差不太大时才成立。第三章热管所运用的的传热方式3.1热管所选的传热方式热管所选的传热方式是对流传热方式。下边是他的传热原理。在气体或液体中，热传导过程往往和对流同时发生。各种物质都能够传导热，但是不同物质的传热本领不同。善于传热的物质叫做热的良导体，不善于传热的物质叫做热的不良导体。各种金属都是热的良导体，其中最善于传热的是银，其次是铜和铝。瓷、纸、木头、玻璃、皮革都是热的不良导体。最不善于传热的是羊毛、羽毛、毛皮、棉花、石棉、软木和其他松软的物质。液体中，除了水银以外，都不善于传热，气体比液体更不善于传热。3.2对流原理对流靠液体或气体的流动来传热的方式叫做对流。对流是液体和气体中热传递的主要方式，气体的对流现象比液体更明显。利用对流加热或降温时，必须同时满足两个条件：一是物质可以流动，二是加热方式必须能促使物质流动。热传递与动量传递、质量传递并列为三种传递过程。由内能与热能一节以及热、热运动与热现象的阐述可知，物体的内能就是组成物体全部分子、原子的动能、势能和内部电子能等总和，物体内能的改变可以通过分子、原子有规则运动的能量交换来达成，也可以通过分子、原子的无规则运动的能量交换来达成（或者是两者兼有）。前者能量交换的方式就是作宏观机械功的方式，后者能量交换的方式就是所谓的热传递。更确切地讲，所谓热传递就是没有作宏观机械功而使内能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分的过程。它通过热传导、对流和热辐射三种方式来实现。实际热传递过程中，这三种方式常常是相伴进行的，重要的是看哪一种方式占主要地位。在热力学中，把除了热传递以外的其他一切能量转移方式都归于作功。所以，热传递和作功是能量转移的两种方式，除此之外没有其他方式。3.3热传导的形式热传导指的是物质系统（气体、液体或固体），由于内部各处温度不均匀而引起的热能（内能）从温度较高处向温度较低处输运的现象。热传导的实质是由大量分子、原子或电子的相互碰撞，而使热能（内能）从物体温度较高部分传到温度较低部分的过程。热传导是固体中热传递的主要方式，在气体、液体中它往往与对流同时发生。各种物质的热传导性能不同，热传导过程的基本定律是博里叶定律。对流作为热传递的一种途径，是流体（气体、液体）中热传递的主要方式。它是指流体中较热部分和较冷部分在流体本身的有序的循环流动下的相互掺和，使温度趋于均匀从而达到热能（内能）传递的过程。对流往往自发产生，这是由于温度不均匀性所引起的压力或密度差异的结果。是改变物体内能的方式之一，单一的热传递是在没有做功而存在温度差的条件下，热量从一个物体转移到另外的物体，或从物体的一部分转移到其他部分的过程．热传递又分对流、传导和辐射三种方式，在实际过程中常常同时出现．第四章CPU热管散热器4.1热管技术简介热管技术是1963年美国LosAlamos国家实验室的G.M.Grover发明的一种称为“热管”的传热元件，它充分利用了热传导原理与致冷介质的快速热传递性质，透过热管将发热物体的热量迅速传递到热源外，其导热能力超过任何已知金属的导热能力。热管技术以前被广泛应用在宇航、军工等行业，自从被引入散热器制造行业，使得人们改变了传统散热器的设计思路，摆脱了单纯依靠高风量电机来获得更好散热效果的单一散热模式，采用热管技术使得散热器即便采用