冷凝管 | 来源：Wikipedia
不好意思，乱入了。。。不过说到冷凝管，高中的小可爱们还记得这三种冷凝管各自的利用场景不，没准明年高考就考了。
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以是手机的液冷散热莫非就像冷凝管一样，接上水龙头，不断地用流动的自来水散热？
没一下子
为了知足自己的好奇心，
条记本电脑中的热管 | 来源：Wikipedia
散热塔 | 来源：bilibili
●什么是热管 ●
热管是一种传热设备，利用了热传导和相变事理，可以有效地在两个固体界面之间通报热量。
一种热管的示意图，利用毛细浸染让液体流回吸热端 | 来源：[1]
当热管的吸热端被加热时，在吸热真个事情液体接管热量蒸发成气体。而热管放热端则由于温度低，事情液体的蒸汽压低于吸热真个蒸汽压，因此吸热真个气体将会扩散到放热端。扩散到放热真个气体遇冷凝集成液体，并向外开释热量。然后，液体通过毛细浸染、离心力或重力返回吸热端，这就完成了一个完全的循环。
由此可知，热监工作时，气体和液体的流动由不同的力来推动。气体由气压差驱动，而液体则须要根据事情场景，利用适宜的回流驱动力。
重力热管可以追溯到蒸汽时期，Angier March Perkins和他的儿子Loftus Perkins发明了“ Perkins Tube”，在机车锅炉和事情烤箱中得到了广泛的运用 [2]。
基于毛细浸染的热管最早是由通用汽车公司的R. S. Gaugler于1942年提出的，并为此申请了专利。但是在那段韶光里还不须要构造如此大略的高效传热设备，以是也没有引起太多关注（可惜没遇上好时候）。乔治·格罗弗（George Grover）于1963年在洛斯阿拉莫斯国家实验室独立开拓了基于毛细浸染的热管，他是第一个利用“热管”一词的人 [2]。
条记本电脑中利用的热管，管壁是通过烧结形成的吸液芯，具有多孔构造 | 来源：Wikipedia
NASA在二十世纪60年代的热管开拓中发挥了主要浸染。由于航天器在太空中，一侧被太阳直接照射，温度很高，而另一侧阳光照射不到，温度很低，影响到航天器的稳定运行。（毛细）热管具有重量轻，热通量高以及零功率花费的特点，并且零重力环境不会对它们的运行产生不利影响（液体回流依赖毛细浸染而不须要重力），以是被用来均衡航天器表面的温度。一些手机液冷散热的文案会流传宣传其利用了航天科技，嗯，这的确是航天科技。
从理论上讲，热管的热导率可以在4,000~100,000Wm-1K-1之间 [3]。实际上，电子设备用的热管的热导率在1,500~50,000Wm-1K-1之间。比固态铜（401Wm-1K-1）和固态铝（237Wm-1K-1）的热导率高了不少。
一些常见物质的热导率 | 来源：Wikipedia
热管内部的流体须要根据事情温度的范围来选择，由于热管是依赖内部流体的相变来事情的，事情温度范围内该当涌现气相和液相。
环境温度低于事情温度，液体不能蒸发成气体；而环境温度高于事情温度，热管内就充满了气体，无法冷凝。环境温度过高和过低就相称于只用热管壁来导热，这和普通的金属导热没什么差异。
热管内事情流体的事情温度范围 | 来源：Wikipedia
以是，极低温（2~4K）会利用液氦，高温下会利用汞（523~923K）、钠（873~1473K）乃至铟（2000~3000K）。绝大部分在室温运用的热管利用氨（213~373K）、甲醇（283~403K）、乙醇（273~403K）或水（298~573K）作为事情流体。铜/水热管常日在20~150°C的温度范围内运行。[2]
反应堆内部的钠/钼热管 | 来源：[4]
●热管还能用来做什么 ●
热管毕竟是航天科技，如果只是用来愉快地打游戏可太大材小用了。
热管还被广泛地用于冻土散热。冻土是指土壤温度保持0 ℃以下并涌现冻结征象、具有表土呈现多边形土或石环等冻融蠕动等形态特色的土壤或岩层 [5]。众所周知，水的密度比冰大，而冻土中含有许多水分。以是，在冬季，温度低落，冻土会结冰，体积膨胀；在夏季，温度升高，冻土会融化，体积存缩。如果冻土上建有建筑物，这时令性的膨胀紧缩就会严重毁坏地基，发生安全事件。
办理问题的方法便是不让冻土融化，让它一贯冻着，这时候热管就能派上用场了。我国的青藏铁路就利用了热管，铁路两旁的那些灰色的棒子便是。条记本电脑和航天器的热管是借助毛细浸染让液体从放热端流回吸热端，路基上用的则是无芯重力热管，内部没有吸液芯，而是借助重力让液体回流。重力热管的好处便是热管可以造得很长。毛细热管中液体回流间隔会受到毛细浸染的限定，而重力热管就不用考虑这个问题。
青藏铁路的热管 | 来源：[6]
冬季，空气的温度低于冻土的温度，冻土中的热量被源源不断地通报到空气中，给冻土降温。夏季，空气的温度高于冻土层的温度，但是空气中的热量却无法反向通报到冻土层中。这是由于无芯重力热管液体的回流依赖的是重力，事情液体在重力浸染下搜集于冻土层那一端，而空气那一端没有事情液体，也就没法吸热，这时候热管处于不事情状态。
青藏铁路热管的吸热段和绝热段埋入地面以下约5m，散热段露出地面约2m，个中最关键的吸热段则深入到永久冻土最大融化深度之下 | 来源：[6]
美国阿拉斯加的输油管道建在永久冻土层上，为了防止夏季冻土解冻危害管路安全，就在管道两旁树立了112000根重力热管（下图中棕色的柱子）来给冻土保温，所用的重力热管长度在11~12m之间。
建于永冻土上的阿拉斯加输油管道 | 来源：Wikipedia
更进一步地，现在已经有人提出利用更长的重力热管提取地热能，在冬天给室内供暖。
多说一句，
参考资料
[1] https://www.1-act.com/innovations/heat-pipes/
[2] Heat pipe, Wikipedia
[3] https://celsiainc.com/heat-sink-blog/heat-pipe-thermal-conductivity/
[4] Basic Principles of Heat Pipes and History
[5] 冻土，维基百科
[6] 中国若何破解青藏铁路高原冻土这一天下性难题? - 网易《了不起的中国制造》的文章 - 知乎https://zhuanlan.zhihu.com/p/29693936
编辑：重光
