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一种热虹吸管散热器的研究
3～7 的数据，可以得出一些具有重要工程指导意义的结论
（1）热虹吸散热器的放热能力不及常规散热器
对于同样的热媒进水温度，热虹吸散热器要达到与常规散热器相同的表面温度，水、
甲醇、***工质热虹吸散热器对应的热媒流量需要分别增大到约 倍、 倍、
倍；而对于 R11 工质热虹吸散热器，实验中，考虑到散热器内压力太大，热媒流量较小，
散热器表面平均温度相应较低；各种工质热虹吸散热器的散热量明显低于常规散热器
热虹吸散热器属于“二次换热”，总的传热热阻比常规散热器大，使得以外表面 计
算 的总传热系数下降；受结构的局限，热虹吸散热器“蒸发段”传热面积远小于“冷凝
段”传热面积，因而其传热能力主要取决于热媒管与工质之间的热阻。另有研究表明，强
化热媒与工质之间的换热可以提高热虹吸散热器总传热系数 30%以上[3]
（2） 热虹吸散热器具有与常规散热器相反的表面温度均匀性特性
常规散热器表面温度不均匀，存在明显的“热区”和“冷区”，热媒出口附近散热器
表面测试温度值明显低于热媒进口附近的测试温度值，散热器表面温度标准偏差数据比
R11、甲醇、***工质热虹吸散热器相应数值高得多，而且其数值随着热媒温度的升高而
加大；R11、甲醇、***工质热虹吸散热器表现出良好的表面温度均匀性特性，但水工质
热虹吸散热器在热媒进水温度低于 88℃时，散热器表面温度标准偏差值与常规散热器不相
上下，热媒进水温度 88℃后，水工质热虹吸散热器表现出良好的表面温度均匀性；随着热
媒进水温度的升高，各种实验工质热虹吸散热器的表面温度均匀性越显著对于常规散热器，热媒温度越高，进、出口端受热不均匀越显著，相应进、出口端散
热器表面温度的不均匀性也越明显；而对于热虹吸散热器，表面温度不均匀是工质蒸汽不
均匀分布和残存不凝性气体阻止蒸汽凝结放热引起的。沿热媒管长度方向，热虹吸工质在
热媒入口端比出口端沸腾强烈，常规散热器片式或柱式结构形式阻碍了热虹吸工质在散热
器内部的横向流动，导致散热器表面温度的不均匀性，随着散热器的温度升高，不凝性气
体的影响相对减弱，散热器的表面温度均匀性进一步改善，另外，开发有利于热虹吸工质
蒸汽在散热器内部均匀分布的散热器结构形式，可进一步克服沿热媒管方向工质不均匀受
热造成的表面温度不均匀现象
（3） 适当的饱和蒸汽压范围是选择热虹吸散热器工质的重要决定因素
热虹吸管散热器主要依靠工作液体的相变来传递热量，工作液体应具有良好的综合热
物理性质，要求液体的输运因素大，并有适当的饱和蒸汽压；与经典热管不同的是，热虹
吸热管没有吸液芯结构，凝结液在重力作用下回流，其最大传热能力主要受限于携带极
限，而本研究中作为散热器形式的常温重力热虹吸管，内腔相对开阔，上升蒸汽流对壁面
回流冷凝液的影响并不显著，工作温度区域内适当的饱和气压显得更为重要
适当的饱和蒸汽压是热虹吸在通常热媒温度范围内正常启动的条件，实验中，R11、
***、甲醇、水工质的热虹吸散热器的启动温度依次提高也说明了这一点；另外，过高、
过低的饱和蒸汽压，以及散热器运行时内部大跨度的压力变化还给工程运用带来工艺实现
上的困难；所以，水、R11 不宜作为一般供暖热虹吸散热器工质；而甲醇、***工质热虹
吸散热器内的压力则在大气压附近变化，是较理想的选择
尽管水有很高的输运因素（如表 1 所示），测试数据表明，水工质热虹吸散热器的热
工性能并不优越，特别是热媒流量较小或热媒温度较低时，传热量较小，散热器在较低温
度下运行，这时饱和气压很低，蒸汽非常稀薄，凝结放热量小，热虹吸散热器性能不佳（4） 残存不凝性气体对热虹吸散热器热工性能有关键性不利 影响
由于工艺上的局限，散热器内必然不同程度地残留一定量的空气等不凝结性气体，对
热虹吸散热器的热工性能带来不利影响，这种影响在热虹吸工质饱和蒸汽压较低时尤其显
著，也从另一个方面说明了水不宜作为一般供暖热虹吸散热器工质