半个多世纪来，电气防爆技术有了突飞猛进的发展。目前就是世界范围内被普遍接受的防爆技术有：隔爆型、增安型、本质安全型、正压型、充油型、浇封型和无火花型等。其中隔爆型防爆电气应用较为普遍。所谓隔爆型防爆设备就是将电气设备置于即耐爆又隔爆的防爆外壳中。

随着电力电子技术的发展，电力电子器件正朝着大功率、小型化和轻量化的方向发展。单位体积产生的热量迅速增加，但有效散热面积相对减少。由于元器件的可靠性与温度成反比，所以随着元器件温度的升高，设备的故障率呈指数增长。热量积聚会损坏元件，热波动会导致焊点松动。因此，要严格控制元器件的温度，可靠的散热技术就成为了一个关键的研究课题，尤其是防爆电气设备。

1传统散热方式及其缺陷

传统的散热方式以热交换(冷却)介质命名。一般采用空气体进行冷却，分为风冷或自冷。器件工作时，管芯产生的热量通过管壳传递到散热器表面，空气体在强制或自然对流的作用下不断流过散热器表面，扩散到空室内，从而完成器件的散热。

铜和铝是具有良好导电性和导热性的材料。铜的导热系数是铝的两倍多，但比重是铝的三倍。综合考虑，一般实心暖气片的首选材料是铝，铝暖气片一般是铸造、挤压、钎焊。其热阻由材料的导热率和体积中的有效面积决定。当铝制散热器的体积达到0.006m3时，增加其表面积并不能明显降低热阻，增加系统的热流密度。因此，对于一个特定的元件，当热流密度不变，即元件的散热功率和表面积不变时，无限制地增加散热面积是徒劳的。尤其对于防爆电气设备中的元器件散热，实心散热器将无法散热成空气体。

要采用水冷式散热方式，为了保证水冷式散热器的绝缘性，应防止散热器结露。当相对湿度为70%时，环境与水温之差不应大于9.5 ~ 11℃。相对湿度为85%时，通常要求环境空气体温度与冷却水温度之差不大于5℃，否则冷却水系统应有加热装置。环境较高，相对湿度较大时，应提高水温。相对湿度为95%时，要求水流量为4L/min，同时应提供一套水处理系统。这种方法根本不适合煤矿的工作环境。

2防爆电气设备用热管散热器

由于热管是一种高效的传热和散热元件，它利用工质吸收和释放汽化潜热。热阻小，在浑浊的温差下能传递大量的热量，以独特的传热方式达到非凡的传热效果。因此，应用热管高效传热理论，制作隔爆型管式散热器可以完全解决上述问题。不仅散热效果比固体散热器好很多，而且复杂度比水冷低很多，而可靠性比水冷系统高很多。改变传统的散热方式，将提高爆炸性气体环境中电气设备的可靠性和自动化程度。

隔爆型热管散热器和防爆电气箱组成完整的防爆外壳，既解决了爆炸性气体环境用电气设备中电气元件的散热问题，又解决了电气设备的防爆安全问题，进一步提高了爆炸性气体环境用电气设备的自动化程度。同时，热管散热器属于静态机械结构，无相对运动部件，无噪音、无磨损、无污染，是绿色环保产品，使用寿命长(20a)，免维护，给用户尤其是煤矿防爆电气设备带来了极大的便利。

煤绝缘热管散热器的结构如图1所示。它由热管散热器及其附件等组成。它是一套将热量传递到周围环境的机械结构。

图1隔爆型热管散热器示意图

热管散热器是热管散热器的主体，起着主要的散热作用。它包括热管6及其连接的基板4、热沉7、隔离环8等部件。IGBT模块安装在基板上，基板是散热器连接部件和热管的部分。散热片是连接热管冷却段的散热体的一部分。它由法兰2、螺栓3和5等附件组成。底板和热管焊接成一体，散热片、隔离环和热管过盈连接，底板和法兰通过螺栓连接形成隔爆接合面，法兰通过螺栓与防爆电气设备的箱体连接形成隔爆接合面，使隔爆热管散热器和箱体共同形成隔爆外壳。

隔爆型热管散热器工作时，热管是传递热量的部件，部件安装在基板上。部件产生的热量从热管的一端传递到热管的另一端，即冷凝段。散热片安装在冷凝部分，通过对流和辐射将部件产生的热量传递到周围环境空。工质的饱和蒸汽冷凝液体，并通过热管中毛细结构的吸力流回热管的蒸发段。热管散热器的工作原理是热管通过工质(传热流体)的相变传热，冷却冷凝后，通过毛细结构的吸力或液体重力带动工质回流。

这种结构类型的热管散热器，由于热管是吸收和释放汽化潜热来传递热量的工作介质，热阻小，可以在很小的温差下传递大量的热量。因此，可以增加散热片的数量，并且可以扩大散热面积以提高散热能力。如果翅片与翅片的比例合理(翅片的尺寸与热管的外径合理匹配)，翅片的温度不仅一致，而且高于固体散热器的表面温度，从而增大翅片表面温度与环境温度的差值，提高散热能力，消除固体散热器的缺陷。

3结论

(1)在众多传热元件中，热管是一种有效的传热元件。隔爆型热管散热器保证了防爆电气设备中元器件的有效散热，使新型电子元器件在爆炸危险场所的应用有了可靠的基础。现已广泛应用于煤矿井下使用的各种变频调速装置中，有效解决了电气设备的防爆散热问题，为新型电子元器件在防爆电气设备中的应用开辟了新的途径。(最专业的安全生产管理-风险世界网)

(2)由于热管散热器紧凑、可靠、高效、免维护，为防爆电气设备和整机的设计提供了许多灵活性和优势，不仅可以提高整机的技术水平，还可以提高综合性能和市场竞争力。