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，例如：蜂窩板、常規熱管嵌入式結構、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，并且在其表面上經受共軛傳熱條件，即自然對流和輻射是在不同的熱機械邊界條件下進行的。現代電子設備中的高熱通量密度要求有效的熱管理系統，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很低，則嵌入的PHP系統所獲得的相對優勢會更高。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可以通過適當地嵌入PHP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的數量級范圍為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.