详解热管工作原理及其分类特性（四）
四、热管传热性能
1．热管传热等效热路图热管传热等效热路图如图5所示。图中各部分的热阻分别为：R1是热源与热管外表面之间热阻（包括热导、对流、辐射热阻和接触热阻等）；R2是热管管壁热阻；R3是吸液心及其界面热阻；R4是蒸汽进入液－汽界面的热阻；R5是蒸汽在管内从蒸发段流向冷凝段流动过程的热阻；R6是汽－液界面热阻；R7为冷凝液通过吸液心的热阻；R8是管壁热阻；R9是从热管外壳表面至环境（或热沉）的热阻（包括接触热阻）；R10是管壳从蒸发段至冷凝段的热阻；R11是管心从蒸发段至冷凝段的热阻。
图5
2 热管的传热极限
热管传热能力的上限将受到一种或几种因素的影响，有些高温热管启动时，蒸汽的速度可能会达到声速。声速条件是热管达到最大传热能力的一个限制。当温度不高时，又受到黏性力的限制。热管温度升高，由于管心内工作液被蒸汽携带而受限制。此外，还会受毛细压差不足以及蒸发段烧干的限制。
1）黏性限在较长的液态金属热管中，若在蒸汽压较低的条件下启动，该压力只能用于克服蒸汽流动过程中因黏性力而引起的摩擦损失，使管内的蒸汽流速低于声速。这时，热管的传热量达到极限，称为黏性限。
2）声速限随热管蒸发段的质量流量增加，蒸汽流速沿轴向增加，到蒸发段出口处达最大马赫数（汽流速度／声速）。这种阻塞流动是热管轴向热流的一个基本条件，称为声速限。
3）携带限热管工作时，蒸汽与回流液体的流向相反。在汽液界面上的液体，因受逆向蒸汽流剪切力的作用而产生波动。当蒸汽流的速度足够高时，可将波峰上产生的液滴刮起并由蒸汽携带至冷凝段，使冷凝液的回流量减小，造成蒸发段毛细心干涸，热管停止工作。这种极限称为携带限。
4）沸腾限热管中工质的相变包括表面蒸发和在吸液心内部的沸腾。除高温的液态金属热管外，一般的热管，两种情况均可能发生。对于工质在吸液心内的沸腾，其径向热流密度的最大值，既受毛细抽吸力的限制，也受膜态沸腾的限制。
5）毛细限当热管的毛细抽吸力不足以克服液流的阻力时，回流液体受阻，使蒸发段的工质得不到补充而出现干涸，通常将干涸前热管达到的最大传热量，称为毛细限。
图6
热管传热极限图
