两相冷却包含多种不同的冷却技术，因此我们与我们的一位热专家坐下来回答了一些常见问题。 在 LinkedIn 上的第一个“咨询专家”系列中，我们邀请人们提交有关我们最受欢迎的热技术之一的问题：两相冷却。我们收到了几个问题，因此我们采访了我们的一位热专家 David Miller，在下面回答了这些问题。
是什么让它成为“两相”冷却？
从本质上讲，“两相”意味着流体发生从液体到蒸汽的相变。这种相变导致热量的实质性转变，称为潜在转化热。在热管中，极少量的纯水（或其他液体）会使内部的灯芯饱和。当热管在一个区域暴露在热量中时，液体会蒸发，导致水相变为蒸汽。将这种水变成蒸汽会迅速将热量输送到较冷的区域，在那里它会冷凝。这种热量的移动比通过固体材料（如铜）的传导具有更高的有效导热性。
两相冷却与风冷相比有什么好处？
在任何热管理系统中，热量都必须从热转移到冷，因此您需要一种方法将热量从一个位置转移到另一个位置。热管、均温板和热虹吸管都是比固体传统金属导体（如铜或铝）更有效地实现这一点的组件。由于这些两相冷却方法中发生的相变，热导率是铜的 100-200 倍。这降低了冷却系统的总热阻和从一个点到另一个点的温差 （Δt）。话虽如此，您仍然需要空气。您不能仅用热管代替风冷设备;您将热管与扩展表面积（翅片）和某种空气流动系统（或通过自然对流）结合使用。但是热阻越低，热量传递越快，因此在相同的功率下，使用两相增强型冷却系统，从设备到空气的温差会更低。
我什么时候使用热虹吸管、热管和均热板？
我们的网站上有很多关于这些如何运作的信息，这是一个很好的起点。由于大多数应用都是独一无二的，因此最好联系Boyd并与我们的应用或设计工程师合作，为您开发优化的冷却解决方案。
实施两相冷却系统涉及哪些挑战？
这取决于两相系统是什么。成本可能会有很大差异，具体取决于所使用的技术。热管的最大长度也有一些限制;如果您必须将热量移动很长的距离，则热管的长度可能会受到限制。热管或均温板的物理尺寸也可能是一个挑战，因为根据可用的工具，您可以制造的产品存在限制。最后，环境可能是一个因素;低于冰点运行的环境可能会带来挑战，因为铜水基热管只能在冰点以上运行。现在，有一些方法可以解决这些挑战，包括使用
热虹吸 管进行更长的距离传输，或者在热管中使用甲醇代替水在冰点以下运行。最终，最好的办法是将您的具体项目要求发送给我们，我们可以帮助确定最合适的冷却方法。
热管和回路热管有什么区别？
将传统的热管想象成一根铜管，里面有一个灯芯和一定量的液体。当您加热一端时，里面的水会蒸发并流到另一端，在那里冷却。然后，液体冷凝并通过毛细管作用沿着同一根管道返回加热端。Loop Heat Pipe 作为连续循环运行;它有一个起点（蒸发器），水在这里变成蒸汽。蒸汽沿着管道流向冷凝器，液体在那里重新冷凝并沿着单独的管线移动，将其返回蒸发器。有很多物理因素驱动 Loop Heat Pipe 的运行。循环热管的典型用途是冷却航天器应用，其中热量必须移动更长的距离（它们通常使用氨作为内部传热流体）。如果您有一个固定的、已知的或有利的重力方向，则可以以类似的方式使用 Loop 热虹吸管，同时更经济。
两相冷却总是液态气体吗？还是有固体到液体的溶液？
是的，它们通常被称为“相变材料 （PCM）”。相变材料的一个例子是石蜡，用于电动汽车中与锂离子电池一起存储能量。电池可以嵌入蜡中，蜡会被加热并导致蜡熔化，从而储存热量。当固体相变材料熔化时，温度会稳定下来，允许功率尖峰被吸收，然后在更长的时间内消散。对于任何正在考虑使用相变材料或其他两相冷却技术的应用，请联系我们，我们的专家可以帮助建议最佳冷却方法。
如何在我的应用程序中模拟热管？
对于许多从事计算流体动力学 （CFD） 分析的人来说，他们使用一般的经验法则来模拟热管或均温板的等效热导率。几何限制和方向限制了对热管进行精确建模的能力，并且结果未考虑重力或热管的弯曲和展平等因素。您也无法预测热管的极限，或者它是否被过度设计。
Boyd SmartCFD 是唯一一款可以准确模拟复杂的两相冷却组件（如热管和均温板）、量化利用率并发出干涸警告的软件工具。该软件在模拟热管或均温板时允许所有这些因素。与其他 CFD 程序相比，它有助于更准确地预测带有热管或均温板的冷却系统的性能，因此我是 SmartCFD 的大力支持者。
您从事过的最极端的两相冷却应用是什么？
对于极端温度，我们之前曾为 0°C 以下的应用制造过热管，我们能够使用甲醇作为流体来实现这一点。在高端，我见过高达 1000°C 左右的应用（尽管我们通常会尝试在 150°C 左右或以下的应用中使用它们进行电子冷却）。在极端规模方面，我为数米长的地热应用开发了一种热虹吸管。我们看到了非常有趣的应用，这些应用可以通过两相解决方案来解决。我们强烈建议客户与我们联系，并提供他们的机会。我们始终乐于查看要求并提出建议。
两相冷却的未来是什么？
从传统的企业和消费者应用到电动汽车、医疗和可再生能源行业的新用途，热管理中的两相解决方案有无限的机会。我们最近致力于为非常高的热通量应用制造
三维热管和均温板 ，在这些应用中，您希望整个散热器保持均匀的温度。通常，您会在散热器的底部放置一个热管或均温板，它与热设备接触，热量传播并传递到翅片，并通过自然或强制对流消散。有了三维均热板，您就不必在从热管到实心翅片的热阻上受到打击。相反，由于蒸汽从加热器件直接进入翅片体积，因此热阻大大降低。另一个有趣的领域是使用
超薄均温板，它为智能手机和平板电脑等冷却设备提供了令人兴奋的可能性。热负荷不断增加，传统使用的石墨作为有效的热扩散器正在达到极限。我们的超薄均温板可以在非常薄的区域（薄至 0.25 毫米厚）非常有效地移动大量的热量。我们要感谢所有提交问题的人！要了解有关我们能力的更多信息或了解哪种两相冷却解决方案适合您的应用，
请联系我们的专家。
