散熱器是航天領域應用的重要組成部分。當前，有許多成熟的空間散熱器系統(tǒng)，例如：蜂窩板、常規(guī)熱管嵌入式結構、金屬基復合材料、可變面積主動控制散熱器、液泵回路、回路熱管、毛細管泵送回路、智能散熱器等。選用任何一種散熱器類型的最終決定取決于許多因素，例如總熱負荷、通量水平、可用面積、有效載荷容量、結構要求等。盡管以上設計滿足了行業(yè)目前的要求，但未來的應用仍會需要更高的熱通量水平。

圖為帶有嵌入式PHP的散熱器板

如今，毛細熱管已被常規(guī)性的用于散熱器板上熱量的重新分配與傳遞，但將嵌入式脈動熱管（PHP）用于此類應用的概念卻相當新穎。PHP結構分別具有兩個不同的有效畢奧特數(shù)，并且在其表面上經(jīng)受共軛傳熱條件，即自然對流和輻射是在不同的熱機械邊界條件下進行的。現(xiàn)代電子設備中的高熱通量密度要求有效的熱管理系統(tǒng)，脈動熱管已成為可以滿足這兩個領域的有前途的候選者。在這項工作中，紅外熱像儀將用于研究散熱板的時空性能以及兩個具有嵌入式PHP結構的散熱器板熱性能。

圖為紅外熱成像下的實驗圖像

高分辨率紅外熱像儀用于獲取散熱器的空間溫度曲線，通過研究表明，鋁散熱器板本身效果很好，如果底板的導熱系數(shù)很低，則嵌入的PHP系統(tǒng)所獲得的相對優(yōu)勢會更高。即在低碳鋼底板的情況下，嵌入PHP的行為導致整體熱阻大大降低。在鋁板和低碳鋼板的情況下，可以考慮選擇一種比鋁具有重量和強度更有優(yōu)勢但熱性能較差的復合材料。這種復合材料的跨度導熱系數(shù)可以通過適當?shù)厍度隤HP結構來調整。PHP的工作傾斜角度也會影響整體的傳熱特性，這些變化可以歸因于內部流動模式和脈動作用的變化。PHP可獲得的有效導熱系數(shù)的數(shù)量級范圍為400 W/mKe2300W/mK，具體取決于所施加的熱通量。這些值足以證明PHP結構可用作散熱器系統(tǒng)中的嵌入式結構。

參考資料：

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.