考量低成本且滿足多熱源面型散熱需求等因素，脈衝式熱管(Pulsating Heat Pipe; PHP)或稱為震盪式熱管(Oscillating Heat Pipe; OHP)是可能較傳統熱管或平板型熱管更適合做為LED 產品之熱傳元件。因為脈衝式熱管乃是由複數個空心U 型管串接而成，可同時涵蓋多個熱源進行類似平面之熱傳作用；由於管內為光滑管，並不具有毛細結構，因此容易製作且大幅降低成本。
脈衝式熱管是由Akachi於1990 年所提出，整體管路是由毛細管所構成，藉由毛細作用力將液態與汽態工作流體隨機分布在管路中。主要利用低壓工作流體沸點低，容易受熱蒸發的物理機制，藉由受熱蒸發之高蒸汽壓力來推動液態工作流體流動，再進行熱傳之過程。脈衝式熱管傳熱過程同時包含顯熱與潛熱兩種熱傳機制的作用，而傳統熱管則僅利用潛熱之機制來進行熱量傳遞，這兩種熱管之熱傳機制是不相同的。
圖一、脈衝式熱管之迴路種類
實驗設備與性能分析方法
為方便觀察脈衝式熱管內部工作流體變化與流動狀態，熱管採平板型方式進行設計，並在流道上方覆蓋一壓克力板做為可視化之用。熱管整體尺寸為122 × 57×5.5mm3 ，內部採彎道數為8 ，共計16 直線流道數之設計。
而在流道管徑的設計方面， 參考Doboson 等人研究結果的分析方式。當採用水做為工作流體時，此時適合脈衝式熱管之最大毛細管內徑為：
dcritical= 1.84 σ / [g(ρl – ρv)] = 5.05mm
其中， d 為管內徑(mm)；g 為重力加速度(m/s2；σ 為工作流體表面張力(N/m)；ρl 為液態工作流體密度(kg/m3；ρv為汽態工作流體密度(kg/m3。因此，本研究採用2 × 2mm之矩形流道設計（圖二(a)，其水力直徑為2 mm < 5.05 mm 。
實驗結果與討論
本研究為評估平板型脈衝式熱管在不同測試條件下之性能差異，因此進行性能測試時，先量測包含蒸發端在內之各點穩態溫度後，再計算熱阻值進行性能比較。實驗達穩態的定義：5 分鐘內所量測得蒸發端溫度變化在±0.2°C 之內，此時所量到的溫度即為穩態之結果。在實驗進行中發現，在高溫環境下，壓克力板會產生些微軟化甚至變形的情形，導致熱管喪失真空度及流道內工作流體產生溢流等狀況。為避免影響熱管性能表現，因此設定當蒸發端溫度超過100°C 即終止實驗，此時熱管可能尚未達到最大熱傳量性能極限。
圖七與圖八分別為填充率70% 之均勻與非均勻流道熱管之熱阻、加熱瓦數與傾斜角度之實驗結果。對上述兩種熱管而言，熱阻均隨著加熱功率的增加而降低，這是因為越高的加熱量將提供更大驅動蒸汽壓力差，使得管內工作流體的循環流動增加所致。另外，在傾斜角度越大之條件下，因重力效應增大之關係，液態工作流體的回流能力增加，也使得熱阻降低。對於非均勻流道之熱管而言，其熱阻變化趨勢與均勻流道熱管類似，但其重力之影響較小，所以熱阻值隨角度變化之差異不大。
圖八、非均勻流道熱管填充率70%之各角度實驗結果
圖十一為非均勻流道熱管在水平角度操作的實驗結果。由結果發現，當增加填充率及加熱瓦數，熱管熱阻會逐漸下降。在低填充率40% 時，熱管無法成功運作，這是因為低填充率時，有更多蒸汽體積吸收了較多的驅動壓力差所致。但在60% 與70% 的高填充率條件下，不論加熱功率的大小，熱管都可在水平狀態下順利運作，此時非均勻流道所形成的毛細壓力差，已經可以克服摩擦與蒸汽可壓縮性等壓損來推動工作流體，解決傳統脈衝式熱管無法水平運作的困境……以上內容為重點摘錄，如欲詳全文請見原文
作者：簡國祥、楊愷祥 / 工研院綠能所，陳奕融、林育才 / 元智大學，王啟川 / 國立交通大學