热设计之热管应用：导热系数理论计算与仿真思路

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211、985硕士，职场15年+

从事结构设计、热设计、售前、产品设计、项目管理等工作，涉足消费电子、新能源、医疗设备、制药信息化、核工业等领域

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最近一段时间，有不少工程师咨询关于热管应用仿真方面的技术问题，主要疑问：热管仿真时，用导热系数，还是热阻的方法，并且如何进行设置？

如果你也有以上疑问，请认真阅读以下内容，可以点赞、分享给有需要的人，收藏方便后续遇到项目技术问题时复习。

本期给大家带来的是关于热管应用：导热系数理论计算与仿真思路研究内容，希望对大家有帮助。

热管热传导效率高的根本是因为其内部的循环相变传热，用过Flotherm和Icepak的都应该知道，这两款软件都不具备仿真真实相变过程的能力，但是可以设置相变材料进行结果仿真。

所以用此类软件做热管相关仿真时，是以热阻或者高导热系数的块代替或软件内置的智能元件。

在做热设计评估时，我们可对热管的导热系数做初步计算评估，以此数据放到flotherm等仿真软件进行模拟验证。

当然，类似于fluent等还可以做热管内部细节仿真，比如相变等验证，这里不赘述。

今天主要介绍的是关于热管的等效热系数计算。

等效的导热系数可以通过温差、功耗换算得来

理论计算

直径为8mm热管，长度200mm，实测传热量为45W时，两端温差5℃，无效端按照15mm估算。

传热面积为

A=3.14*8*8÷4=50.24mm²

长度L=185mm（扣除无效段）

温差δT=5℃

Q=45W

全部代入公式：K=Q*L/A/δT=33141W/m*K

相关参考网站，链接如下

https://celsiainc.com/resources/calculators/heat-pipe-calculator/

由上图可以看出，可以根据更详细数据，比如热管长度，蒸发段、冷凝段尺寸，以及热管类型等计算更多内容，感兴趣的大家可以自行操作试验。

仿真思路

关于热设计应用时，有热管参与的仿真思路，目前主要有以下方法

• 实体建模，设置材料（导热系数、密度、比热等）

• 热阻法

这里我是比较推荐热阻的方法，以Flotherm为例，如下图所示，

软件要求提供该热管的两个关键参数：有效热阻与最大热流量。

有效热阻的计算方法比较简单，需要供应商提供该热管热端、冷端的最大温差△T，以及最大热流量P，也就是通俗说的：这个热管最大可以解多少瓦的热量。

R=△T/P

即可获得以上两个参数。

不管是实体建模设置导热系数，还是热阻的方法，其重要的参数都需要与其实际热管的设计、生产等制造厂商进行确认，而不是所有的热管参数都一样。

仿真需要实事求是。

这也是我们一直回答一些工程师提出的疑问：哪些软件仿真比较准？

准不准主要不在于软件工具，而在于使用工具的人。

更多关于热管的知识，可查阅公众号之前文章，检索方式如下，

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