平板热管按照工质在蒸气腔内流动的方向和传热机理的不同, 可分为径向平板热管和轴向平板热管 2种。常见的芯体结构有 3 种:

( 1) 烧结金属粉末芯: 能提供大的毛细力, 但在液体流道会出现大的压降, 其渗透率较差, 其轴向的传热能力仍较轴向槽道管芯及干道式管芯的传热能力小。

( 2) 槽道: 沿芯体的热阻低, 毛细力大多不足。传统工艺要达到更小的尺寸很困难。

( 3) 丝网屏芯: 流动热阻可以通过帮扎力度来控制, 比较灵活。主要缺点是温度降很大。

C. Gillot 等 计算发现槽芯尺寸在蒸发部分的有效导热系数很低。轴向槽的大尺寸限制了传热, 提出用硅制作热管槽道, 能达到 10 μm 的槽宽。结果表明: 用硅热管热量更均匀, 能使热阻降低。

Y. Avenas 等 试验表明: 硅热管的热阻比同尺寸的光硅管小 60%, 与同外形尺寸的光硅管相比在功率元件和热沉之间的热阻能降低 40%。

Liu 等提出在两层网屏之间用一列平行丝线连接。丝线为内部结构提供支撑来承受内部压力的变化,辅助流体的返回。结果表明: 屏网的数量对毛细压力有负作用。丝网数 150 时达到最大的传热能力。丝线直径的小增加引起传热能力的大幅增加。丝网层数增加能降低液体的摩擦压降, 增加流通面积而提高传热能力。厚度优化比数量优化明显。多层密网芯比单层疏网芯有更大的传热能力。采用传统加工技术产量低、代价高、机加工费时、报废率高。目前用金属辊压的方法来加工梯形槽, 锯切加工矩形槽。这些加工方法的缺点是: 毛细抽吸半径与烧结芯和金属网相比不是最小的,且要形成深槽不破坏壁面是困难的。

Wright- Patterson 等提出芯体由金属丝线制成, 丝布制成矩形屏并且插入热管比机加工的固体壁更容易。屏的小核心作为抽吸芯, 矩形槽作为主要通道芯。目前对热管设计参数优化的报道文献很少。吴小平等对冷凝面积进行优化, 结果为 LeDLc=0.3~0.6, 热管直径越大, L 的优化比越小。这是因为大直径热管能够提供更大的蒸发面积而导致蒸发热阻降低。查阅文献, 我们发现没有统一的设计标准, 热板的研究仍然处于实验室阶段, 没有成批的生产。余小玲等对混合封装电力电子集成模块优化模拟发现, 当基板底面等温时, 模块的结壳热阻最小, 并且芯片之间完全没有热影响。在此设计准则的指导下, 我们设计开发了一种用于电力电子集成模块散热用的小型径向平板热管, 将铜基板中心部分做成空腔, 空腔内抽真空, 注入一定容量的工质, 以径向平板热管代替铜基板。试验结果表明: 平板热管促使基板等温性增强, 提高了模块热扩散能力, 有着良好的启动性能和等温性能。

从不平衡热力学最小熵增理论出发, 丁信伟等 对热虹吸管内的热力学特性进行了熵增分析的研究, 对过程优化、减小热损失有重要作用。对平板热沉进行了熵产最小的优化, 计算结果得到了试验验证。下一步要进行热管系统的熵产分析, 利用熵产最小和场协同原理进行径向平板热管的参数优化研究, 提出一种与电子装置一体化的新型热管。