靳刚—超导热管技术原理简介 Microsoft Office Word 文档
真空超导散热器简介
真空超导散热器基本原理真空超导散热器，又叫热虹吸管散热器，利用柱型或板型散热器为壳体，在散热器底部穿入热媒管，壳体内注入工质，并建立真空环境，这是一种常温重力式热管。
工作过程是：在散热器底部，供热系统通过热媒管将壳体内的工质加热，在工作温度范围内，工质沸腾，蒸汽上升至散热器上部凝结放热，凝结液沿散热器内壁回流至加热段被再次加热蒸发，热量通过工质的不断循环相变由热源传递至热沉，达到供热、加热的目的蒸发段相当于散热器的“内热源”，“冷凝段”的表面积远远大于“蒸发段”的表面积。
为了改善对室内热微环境的影响，供暖散热器理想的目标是一定的热媒温度下得到最大的散热量，同时有均匀的表面温度，避免散热器表面出现“热区”、“冷区”。
几种工质的主要热物理参数（1）热虹吸散热器的放热能力不及常规散热器。
热虹吸散热器属于“二次换热”，总的传热热阻比常规散热器大，使得以外表面计算的总传热系数下降；受结构的局限，热虹吸散热器“蒸发段”传热面积远小于“冷凝段”传热面积，因而其传热能力主要取决于热媒管与工质之间的热阻。
另有研究表明，强化热媒与工质之间的换热可以提高热虹吸散热器总传热系数30%以上[3]。
（2）热虹吸散热器具有与常规散热器相反的表面温度均匀性特性。
常规散热器表面温度不均匀，存在明显的“热区”和“冷区”，热媒出口附近散热器表面测试温度值明显低于热媒进口附近的测试温度值，散热器表面温度标准偏差数据比热虹吸散热器相应数值高得多，而且其数值随着热媒温度的升高而加大；热虹吸散热器表现出良好的表面温度均匀性特性，但水工质热虹吸散热器在热媒进水温度低于88℃时，散热器表面温度标准偏差值与常规散热器不相上下，热媒进水温度88℃后，水工质热虹吸散热器表现出良好的表面温度均匀性；随着热媒进水温度的升高，各种实验工质热虹吸散热器的表面温度均匀性越显著。
对于常规散热器，热媒温度越高，进、出口端受热不均匀越显著，相应进、出口端散热器表面温度的不均匀性也越明显；而对于热虹吸散热器，表面温度不均匀是工质蒸汽不均匀分布和残存不凝性气体阻止蒸汽凝结放热引起的。
热管
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3.热管的基本工作
热管由管壳、吸液芯和端盖组 成，将管内抽成1.3×10-1-10-4Pa 的负压后充以适量的工作液体 ，使紧贴管内壁的吸液芯毛细 多孔材料中充满液体后加以密 封。管的一端为蒸发段(加热段) ，另一端为冷凝段(冷却段)，根 据应用需要在两段中间可布置 绝热段。当热管的一端受热时 毛纫芯中的液体蒸发汽化，蒸 汽在微小的压差下流向另一端 放出热量凝结成液体，液体再 沿多孔材料靠毛细力的作用流 回蒸发段。
热管电机
密闭电气柜散热
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5.6热管应用于电子元件及微型组件的散热
对于电子元件或部件进行热控制是电子设备向前发展的重 要问题，近年来，由于技术的进步电子设备向大功率，紧 凑化方向发展，因此，单位体积内产生的热量增长很快， 与此同时，有效的散热面积却相应的缩小，从而使散热问 题更为突出。
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上图分别为计算机显卡的热管散热产品，以及大功率电脑芯片的热管散热器， 它们形态各异，但是所完成的功能是一样的，而且都有散热能力大，重量轻， 尺寸小等优点。
即便采用低转速、低风量电机，同样可以得到满意效
果，使得困扰风冷散热的噪音问题得到良好解决，开 辟了散热行业新天地。
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5 .1热管式换热器
从外型上看热管换热器的管束与普通空气散热器的管束相 类似，但两者的根本区别是，热管式换热器的冷热流体全 部在管外流动，每根热管可以看成一个独立的换热单元， 中间由隔板隔开，通过热管内部的工质的蒸发（或沸腾） —冷凝来传递热量
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空调用热管换热器原理
空调用热管换热器运行
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5.3热管余热回收装置的性能特点
安全可靠性高
常规的换热设备一般都是间壁换热，冷热流体分别在器壁的两侧流过，如管壁或器壁有 泄露，则将造成停产损失。热管余热回收器则是二次间壁换热，即热流要通过热管的蒸 发段管壁和冷凝段管壁才能传到泠流体
超导液
超导液简介：【技术背景】热水供暖是传统的取暖方式，但是水暖具有耗能大、传热慢、废水多、维护困难，以及使用寿命短等不可克服的缺陷。
为此，科学界对多种采暖方式进行了系统的研究，将航天技术—热管超导技术改造、发展成介质超导技术运用到采暖系统中，这是采暖技术的突破性革命。
本发明涉及一种热导介质，尤批一种高温高效热导介质。
目前在热导技术领域中处于领先的技术是热管技术，而决定热管热导率和传热速度的关键因素是工作介质。
工作介质因为工作温度的不同可用水、汞、氟里昂、钾、钠、银等物质。
固态工质在加热过程中，不断吸热，并通过金属管壁向外传热，而液体工质的工作原理是先吸热蒸发，蒸发的介质流向低温端放热凝结。
由此可见，介质是以吸放潜热的方式传递热量。
上述工质热导率有限，将安放在热管中不能迅速的将热量传出去，这样就会热管内压不断升高，容易产生爆管。
为了提高热导率，加快导热速度，人们不断的控索和研究高热导率材料。
现已有人在热导介质中加入铹元素，铹元素是人工合成的放射性超铀元素，半衰期仅3分钟，有相关新闻报导全世界总量仅几十克，其制作复杂，操作危险，价格极其昂贵是黄金价格的上千倍；还有人采用钴、锶以提高热导率，但钴、锶是放射性元素，污染环境对人体危害极大；也有人研究在导热介质中加入铬、钾以提高其热导率。
而铬有毒，且易发生爆炸，不安全。
本发明的目的是研制一处热率高、成本低、制取容易，安全可靠，对人体无毒无害作用的高热导率介质，以克服现行热导材料的缺点。
介质的制作是超导热技术的关键：本发明高温高效热导介质配方（按重量百分比）是：1-3％，填充液15-20％。
N2是传导介质，H2O2是还原剂，其作用是促进氧化还原反应，KMnO4是催化剂，可对氧化反应起到催化作用，而CO （HN2）2是活泼增效剂，在热导介质中加入此活泼增效剂也是为了增加整个氧化还原反应的速度。
本发明高温高效热导介质以N2为主，其比重小，溶比重小，沸点低，热传导系数高，热容量大，再加入氧化还原剂、高能增效活泼剂、催化剂后，在其氧化、增效、催化作用下，以相应化学热传导的方式快速将高温区的热量传到低温区，又能够快速冷凝放热，把热量释放出去。
热管换热器工作原理及特点-概述说明以及解释
热管换热器工作原理及特点-概述说明以及解释1.引言1.1 概述热管换热器是一种高效换热设备，利用热管作为传热介质，通过在换热器内部的传热管路中进行传热工作，实现热量的传递和换热。
热管换热器具有结构简单、能耗低、换热效率高等特点，在工程领域得到了广泛的应用。
本文将重点介绍热管换热器的工作原理、特点以及在工程应用中的优势，希望通过深入的研究和分析，能为读者提供更加全面和深入的了解，为今后热管换热器在工程实践中的应用提供借鉴和参考。
1.2 文章结构本文将首先介绍热管换热器的工作原理，包括其基本工作原理和传热过程，以帮助读者深入了解热管换热器的工作机制。
接着，我们将探讨热管换热器的特点，包括其高效换热、结构简单等优势，以便读者对热管换热器在工程中的应用有更全面的认识。
最后，我们将重点讨论热管换热器在工程应用中的优势，以展示其在实际工程中的重要性和价值。
通过对热管换热器的原理、特点和应用优势进行全面介绍，本文旨在帮助读者深入理解和应用热管换热器技术。
1.3 目的：本文旨在深入介绍热管换热器的工作原理及特点，探讨其在工程应用中的优势。
通过对热管换热器的全面解析，旨在帮助读者全面了解该换热器的优点和适用领域，为工程实践提供参考和指导。
同时，通过对热管换热器未来发展前景的展望，进一步探讨该技术在换热领域的潜力和发展方向。
希望本文能为读者提供一份全面且深入的研究参考，促进热管换热器技术的不断创新与发展。
2.正文2.1 热管换热器的工作原理热管换热器是一种利用热管换热原理实现热量转移的换热设备。
其工作原理是通过热管内介质的相变过程来实现热量的传递。
热管换热器主要包括蒸发段和冷凝段两部分。
在蒸发段，工作介质（如液态水）受热后蒸发成为蒸汽，蒸汽通过热管的热传递作用被传输到冷凝段。
在冷凝段，蒸汽失去热量后冷凝成为液态介质，释放出的热量再次通过热管传递到冷却介质。
通过这样的过程，热管换热器实现了热量的高效传递，并具有一定的节能效果。
导热碳纳米管
导热碳纳米管
一、导热碳纳米管是什么呢？
哎呀，小伙伴们，导热碳纳米管可神奇啦。
它就像是微观世界里的超级导热小能手。
你想啊，在那些超级小的尺度下，它能把热量快速地传导开来。
这碳纳米管啊，长得就像那种超级细的小管子，不过可别小瞧它哦，它在导热方面的本事可大着呢。
二、导热碳纳米管的导热原理
它导热厉害呢，是因为它的结构。
它的原子排列方式就像是为导热专门设计的一样。
热量在它里面就像是坐了小火箭，蹭蹭地就跑起来了。
就好比我们在一群有序排列的小珠子里传递一个小信号，碳纳米管里的原子就像是那些小珠子，热量这个小信号就传得可快啦。
三、导热碳纳米管的应用
1. 在电子设备里
好多手机啊、电脑啊，里面的小零件发热可严重啦。
要是没有好的散热措施，就会像人发烧了一样，变得不好使。
导热碳纳米管就可以用来做散热材料，让这些电子设备能正常工作，不会因为太热而死机或者出故障。
2. 在能源领域
比如说一些电池啊，在工作的时候也会产生热量。
导热碳纳米
管可以帮助电池更好地散热，这样电池的寿命就会更长，性能也会更稳定。
就像给电池找了个小空调，让它一直舒舒服服地工作。
四、导热碳纳米管的发展前景
我觉得啊，导热碳纳米管的未来那是一片光明。
随着科技不断发展，我们对散热的要求会越来越高。
而导热碳纳米管这么厉害，肯定会被用到更多的地方。
说不定以后啊，不管是大的机器设备，还是小的智能家居，都会有它的身影呢。
它就像一颗正在升起的小明星，在材料科学的天空里会越来越闪耀。
热管及热管换热器 PPT
• 1973年德国斯图加特(Stuttgart)第一届国际热管会议, 以后分别在不同国家举行,现已召开十五次,其中两次在 中国举行。
• 2010年4月,第十五届国际热管会议(15thInternational Heat Pipe Conference)在美国南卡罗来纳州召开。本 届会议论文大会报告:1、环路热管;2、芯结构和工质;3、 环路热管得建模;4、热虹吸管;5、热管得基础和建模;6、 空间热管和技术;7、小型热管;8、平板热管和蒸汽腔;9、 特殊热管和技术;10、脉动热管;11、热管得工业应用。
大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点
• 在上述过程中,存在11种传热热阻,热阻用R表示
• R1: 热源与热管外表面得传热热阻 • R2: 蒸发段管壁径向传热热阻 • R3: 蒸发段毛细芯径向传热热阻 • R4: 汽—液交界面蒸发传热热阻 • R5: 蒸汽轴向流动传热热阻 • R6: 汽—液交界面冷凝传热热阻 • R7: 冷凝段毛细芯径向传热热阻 • R8: 冷凝段管壁径向传热热阻 • R9: 管壁外表面与热汇传热热阻 • R10:管壁轴向传热热阻 • R11:吸液芯轴向传热热阻 • R10、R11与R1—R9相比很大,通常看作断路。 • 总热阻:R=R1+…、+R9 • 从热源到热汇得总温降△T也就是这9个温降得总和, △T= △T1 +… +
热管虽然就是一种传热性能极好得元件,但也不可能无限加大热负荷, 其传热能力得上限值会受到一种或几种因素得限制,如毛细力、声速、 携带、冷冻启动、连续蒸气、蒸气压力及冷凝等,因而构成热管得传 热极限(或叫工作极限)。这些传热极限与热管尺寸、形状、工作介质、 吸液芯结构、工作温度等有关,限制热管传热量得级限类型就是由该 热管在某种温度下各传热极限得最小值所决定得。具体来讲,这些极 限主要有(如图所示):
超导电性的机理和物理性质
超导电性的机理和物理性质超导电性一直以来都是物理学家们研究的一个热点话题，对于理解物质的属性和研发新型电子器件具有重要的意义。
超导材料能够在一定的温度、电场和磁场下表现出零电阻、无磁性和完全电势的特性，这些性质使其在电力输送和储存、超导磁体和量子计算等领域有着广泛的应用。
本文将详细介绍超导电性的机理和物理性质，并展示它的潜在应用。
1. 超导电性的机理超导电性的机理可以归结为电子间的相互作用和凝聚态物理学的基本原理。
在超导材料中，电子发生了库伯对（Cooper pair）的相互作用，两个同中心反向旋转的电子的自旋自发结合形成了一个玻色型粒子，即库伯对。
库伯对之间发生相互作用，形成了超导电流，最终表现出零电阻的特性。
超导电性的出现需要满足两个条件：低温和完美的晶格结构。
在低温下，热运动导致的杂乱震荡减弱，库伯对之间的相互作用增强，从而形成了超导电流；而完美的晶格结构则有利于库伯对之间的跃迁和稳定性。
尤其对于高温超导材料，完美的晶格结构变得更加重要。
2. 超导电性的物理性质2.1 零电阻和磁通量量子超导电性最为重要的性质是零电阻，由于零电阻可以让电流不受到电阻的阻碍，从而在电力输送和储存中有着广泛的应用。
此外，超导材料还表现出一些奇异的物理性质，如超导磁通量量子。
磁通量是一个物理量，与电场和电磁波密切相关。
当外加磁场达到零电阻转变临界值时，超导材料的磁场量子数就会发生物理改变，即传输磁通量的最小单位成为h/2e，其中h为普朗克常数，e为电子电荷量，这被称为超导磁通量量子效应。
这一效应被证明对于量子计算领域具有重大的意义。
2.2 铁电和超导性从近几年的研究结果来看，铁电材料与超导电性之间存在着紧密联系。
铁电材料是有极性的晶体材料，在外加电场下能形成偏振电荷，从而实现能量转化。
研究发现，将铁电材料与超导材料复合后，可以得到新型铁电超导材料，其表现出优异的电子传输性质和优越的电磁感应性能。
这为新型的低功耗电子器件和能量转化器件的研发提供了新的思路。
热管简介
热管heat tube1.简介定义：封闭的管壳中充以工作介质并利用介质的相变吸热和放热进行热交换的高效换热元件。
一般热管由管壳、吸液芯和端盖组成。
脉动热管（自激振荡热管）主要结构形式有开式循环振荡热管，开式不循环振荡热管，带单向阀闭式循环振荡热管和无阀闭式循环振荡热管四种，见图1。
无阀闭式自激振荡热管(close loopself-oscillating heat pipe without check valve, 简称：CLSOPHP)在实际研究中更受青睐。
2.原理它充分利用了热传导原理与致冷介质的快速热传递性质,透过热管将发热物体的热量迅速传递到热源外,其导热能力超过任何已知金属的导热能力。
热管就是利用蒸发制冷，使得热管两端温度差很大，使热量快速传导。
CLSOHP是一种不平衡热传输装置。
其工作原理可简述为:将管内抽成真空并充入部分工质后,由于管径足够小,管内将形成不均匀分布的汽柱和液柱.在蒸发端,工质吸热产生汽泡.气泡膨胀升压推动液柱和汽柱从蒸发段流向冷凝段,汽柱到冷凝段后遇冷收缩并破裂,被冷凝成液体.在压差推动下,冷却液体从冷凝段回流到蒸发段,从而实现热量从热端到冷端的传递.3.性能影响因素3.1因素1.管径2.充灌率:对于不同工质、运行参数和结构，其具体范围值略有不同。
低充灌率下有更多的气泡，自由度更大，但同时用于显热交换的液体质量减少。
高充灌量下只有少量气泡，引起的扰动更小，气泡泵效应减小，从而降低了装置的性能。
因此，存在一最佳充灌率。
3.工质的影响用于自激振荡热管的工质应具有下列特性：1)dP/dT 值要高：确保蒸发温度较小改变时，在产生的气泡内部其相应的饱和压力改变较大，这样将有助于装置的泵效应。
2)低的动力粘性：这将产生更低的剪切力。
3)低潜热：在给定显热是主要换热模式的事实下，低潜热有助于气泡迅速产生和破裂。
4)高比热：没有专门研究明显表明流体的比热对传热性能有影响。
这方面需要进一步研究。
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一：超导热管余热回收装置系统
1，热管工作原理：
从热力学的角度看，热管之所以具有的良好的导热能力，源
自物体的吸热、放热是相对的，凡是有温度差存在的时候，就必
然出现热从高温处向低温处传递的现象。从热传递的三种方式来
看（辐射、对流、传导），其中热传导最快。热管就是利用蒸发
制冷，使得热管两端温度差很大，使热量快速传导。一般热管由
管壳、吸液芯和端盖组成。热管内部是被抽成负压状态，充入适
当的导热介质液体，这种液体沸点低，容易挥发。管壁有吸液芯，
其由毛细多孔材料构成。热管一端为蒸发端，另外一端为冷凝端，
当热管一端受热时，毛细管中的液体迅速蒸发，蒸气在微小的压
力差下流向另外一端，并且释放出热量，重新凝结成液体，液体
再沿多孔材料靠毛细力的作用流回蒸发段，如此循环不止，热量
由热管一端传至另外一端。这种循环是快速进行的，热量可以被
源源不断地传导开来。（后附热管工作原理示意图）
2，热管工作原理示意图：
3，超导热管锅炉、窑炉尾气余热回收装置的介绍
a，概述：
工业燃油、燃气、燃煤锅炉（窑炉）设计制造时，为了防止锅炉
尾部受热面腐蚀和堵灰，标准状态排烟温度一般不低于180℃、最高
可达250℃，（有机热载体锅炉、窑炉尤其明显）高温烟气排放不但
造成大量热能浪费，同时也污染环境。锅炉热效率一般在70%左右，
而其他30%热能大部分经过烟道排空浪费。超导热管锅炉、窑炉尾气
余热回收装置是我们探索研究多年的成果，该装置简单可靠；不改动
锅炉本体任何部分、施工期短，使用中没有任何风险，并可大大降低
锅炉、窑炉运行成本。
b，技术特点：
（1） 高科技技术。热管是靠工质相变时吸收和释放汽化潜热，以及
工质流动来传导热量的，导热率高，其导热能力远远大于已知
的任何金属。设计独特，节能效果显著。采用热管侧高频焊接
翅片的工艺扩展换热面积，其传热系数与传统列管换热器相比
可提高4倍以上。
（2） 等温性能好。热管内腔处于饱和状态的蒸汽由蒸发端流向冷凝
端的压力很小（只有1℃左右）。热管工作的壁面温度较高，远
离酸露点及低温腐蚀区域，从根本上避免结露腐蚀和堵灰现象
的出现。
（3） 安全可靠性高。即使单根热管失效，也绝不会发生冷热流体掺
杂，影响锅炉的安全运行。用于易燃、易爆、腐蚀、多尘等流
体的换热场合具有很高的安全可靠性。
（4） 节省占地面积。由翅片管制成的换热元件，与换热设备组合使
用时，其结构紧凑、设备重量轻、节省场地，可适用于有限的
安装空间。
（5） 运行成本低。由于热管工作不需要动力，无运动部件，不产生
噪音，冷热流体均在管外流动，且通过隔板完全分开，单根热
管独立工作，互不影响。
（6） 适用范围广。设备采用了复合设计，可实现同时加热空气与水，
也可分别单独加热空气和水，可根据不同工况和季节选择加热
方式。（后附超导热管余热回收装置工艺原理示意图）
热管换热器工艺原理图：