红外热像仪获取嵌入式脉动热管散热器的空间温度

散热器是航天领域应用的重要组成部分。当前，有许多成熟的空间散热器系统，例如：蜂窝板、常规热管嵌入式结构、金属基复合材料、可变面积主动控制散热器、液泵回路、回路热管、毛细管泵送回路、智能散热器等。选用任何一种散热器类型的最终决定取决于许多因素，例如总热负荷、通量水平、可用面积、有效载荷容量、结构要求等。尽管以上设计满足了行业目前的要求，但未来的应用仍会需要更高的热通量水平。

图为带有嵌入式PHP的散热器板

如今，毛细热管已被常规性的用于散热器板上热量的重新分配与传递，但将嵌入式脉动热管（PHP）用于此类应用的概念却相当新颖。PHP结构分别具有两个不同的有效毕奥特数，并且在其表面上经受共轭传热条件，即自然对流和辐射是在不同的热机械边界条件下进行的。现代电子设备中的高热通量密度要求有效的热管理系统，脉动热管已成为可以满足这两个领域的有前途的候选者。在这项工作中，红外热像仪将用于研究散热板的时空性能以及两个具有嵌入式PHP结构的散热器板热性能。

图为红外热成像下的实验图像

高分辨率红外热像仪用于获取散热器的空间温度曲线，通过研究表明，铝散热器板本身效果很好，如果底板的导热系数很低，则嵌入的PHP系统所获得的相对优势会更高。即在低碳钢底板的情况下，嵌入PHP的行为导致整体热阻大大降低。在铝板和低碳钢板的情况下，可以考虑选择一种比铝具有重量和强度更有优势但热性能较差的复合材料。这种复合材料的跨度导热系数可以通过适当地嵌入PHP结构来调整。PHP的工作倾斜角度也会影响整体的传热特性，这些变化可以归因于内部流动模式和脉动作用的变化。PHP可获得的有效导热系数的数量级范围为400 W/mKe2300W/mK，具体取决于所施加的热通量。这些值足以证明PHP结构可用作散热器系统中的嵌入式结构。

参考资料：

Vadiraj A. Hemadri, Ashish Gupta, Sameer Khandekar. Thermal radiators with embedded pulsating heat pipes: Infra-red thermography and simulations. Applied Thermal Engineering. 31:1332-1346, 2011.