热管技术
热管技术及原理

热管原理热管技术是1963年美国LosAlamos国家实验室的G.M.Grover发明的一种称为“热管”的传热元件,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。
热管技术以前被广泛应用在宇航、军工等行业,自从被引入散热器制造行业,使得人们改变了传统散热器的设计思路,摆脱了单纯依靠高风量电机来获得更好散热效果的单一散热模式,采用热管技术使得散热器即便采用低转速、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。
从热力学的角度看,为什么热管会拥有如此良好的导热能力呢?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: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。
热管一段为蒸发端,另外一段为冷凝端,当热管一段受热时,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。
热管的基本工作典型的热管由管壳、吸液芯和端盖组成,将管内抽成1•3×(10负1---10负4)Pa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。
热管技术

从传热状况看,热管沿轴向可分为 蒸发段,绝热段和冷凝段三部分。
2.2. 热Байду номын сангаас的工作过程
如图:当热管的一端受热时毛细芯中的液 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,液体在沿多孔 材料靠毛细力的作用流回蒸发段。如此循 环往复,热量便从一端传到了另一端!
(1)热管换热设备较常规设备更安全、可靠,可长期连续运行 这一特点对连续性生产的工程,如化工、冶金、动力等部门具有特别重要的意义。 常规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 泄漏,则将造成停产损失。由热管组成的换热设备,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冷流体,而热管一般不可能在蒸发段和冷 凝段同时破坏,所以大大增强了设备运行的可靠性。 (2)热管管壁的温度可调性 热管管壁的温度可以调节,在低温余热回收或热交换中是相当重要的,因为可以通 过适当的热流变换把热管管壁温度调整在低温流体的露点以上,从而可防止露点腐蚀, 保证设备的长期运行。这在电站锅炉尾部的空气预热方面应用得特别成功,设置在锅 炉尾部的热管空气预热器,由于能调整管壁温度不仅能防止烟气结露,而且也避免了 烟灰在管壁上的粘结,保证锅炉长期运行,并提高了锅炉效率。 (3)冷、热段结构和位置布置灵活 由热管组成的换热设备的受热部分和放热部分结构设计和位置布置非常灵活,可适 应于各种复杂的场合。由于结构紧凑占地空间小,因此特别适合于工程改造及地面空 间狭小和设备拥挤的场合,且维修工作量。 (4)热管换热设备效率高,节能效果显著。
2.5热管的相容性及寿命
热管的相容性是指热管在预期的设计寿命内,管内工作液体同壳体不发 生显著的化学反应或物理变化,或有变化但不足以影响热管的工作性能。 相容性在热管的应用中具有重要的意义。只有长期相容性良好的热管, 才能保证稳定的传热性能、长期的工作寿命及工业应用的可能性。影响 热管寿命的因素很多,归结起来,造成热管不相容的主要形式有以下三 方面:
热管的技术资料

五、均溫板與迴路式熱管
生產均溫板(Vapor Chamber)之設備 均溫板關鍵技術 迴路式熱管(Loop Heat Pipe)關鍵技術
生產均溫板之設備
☆.工件成型模具及設備 ☆. 潔淨清洗設備 ☆. 真空燒結爐設備 ☆. 真空焊接爐設備 ☆. 測漏儀器 ☆. 注料設備 ☆. 除氣、封焊設備 ☆. 拋光研磨設備
老化
彎壓
整型
பைடு நூலகம்
清洗
烘乾
包裝
出貨
品管流程及管制重點
進料
規格 數量 外觀
發料
規格 數量
切管
尺寸 外觀
縮頭
尺寸 外觀
清洗
外觀 PH 電阻
燒銲
尺寸 外觀
縮尾
尺寸 外觀
穿網
貼壁 尺寸 外觀
退火
真空 溫度 氣體 時間
充填
真空 溫度 水量 尺寸
整型
整直 外觀
烘乾
溫度 含水
OK
半成品測試
溫度差 熱傳量
彎管
尺寸 外觀
3 mm 4 mm 5 mm 6 mm 8 mm
2
2.5
3
3.5
4
Thickness (mm)
熱管應用:折彎、壓扁、段差
四、熱管信賴度測試
☆加速老化、 ☆冷熱循環、 ☆冷熱衝擊、 ☆洩漏率測試、 ☆強度(爆破)測試、 ☆壽命測試。
☆加速老化測試
Log2(MTBF Hours of operation at Top)
☆熱傳量
ΔT=(T1-T2)(℃)
Qmax Input Power(W)
☆熱反應
Temperature(℃)
T1 T2 Thermal response
热管技术

高温热管
高温热管的应用:高温热管换热器
高温热管
高温热管换热器的优点: 传热性能好:热管换热器任意一个腔体内的 流动都是垂直外掠流动,而且两个腔体内的 流形很容易实现纯逆流流动,可以在不改变 冷、热流体入口温度的条件下,增大平均温 差,提高传热效果。 冷、热流体两侧的传热面积可以自由扩展。 传热面局部破坏时,能确保两流体彼此不渗 混合。
脉动热管
脉动热管: Pulsating Heat Pipe(PHP),也叫振 荡热管(Oscillating Heat Pipe,OHP) 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。
渠氏热管
渠玉芝发明的渠氏超导热管技术,被国外称之为“渠氏理论 传热技术”,已应用于我国的部分炼油厂、钢铁厂的余热回 收、电脑CPU的散热器、青藏两路冻土地带的路基加固处理 等方面,其传热和节能效果十分明显,已引起国外关注。
渠氏热超导管与上世纪60年代发展起来的常规热管完全不 同。常规热管是靠管内介质液态和气态的相变传递汽化潜能, 它受到温度和循环相变速度的限制,有热损,寿命也不高; 而渠氏热超导管的传热介质是由多种无机元素组成,在外因 热的激发下利用微粒子的高频率振动(每秒2亿次以上)传 递热量,无相变,热阻为零,故称为热超导。
脉动热管
脉动热管可以作为一种高效的导热元件广泛应用于 电子元器件冷却,如下图用于冷却多芯片模块的脉 动热管散热翅和用于cpu散热的无风扇散热器。
热管技术的工作原理及在多领域中的应用

热管技术的工作原理及在多领域中的应用1、热管的基本组成及工作原理A、热管的组成:热管主要由主体(一根封闭的金属管)、充注工作介质的内腔和毛细结构(管芯)。
在制作时,管内的空气和其他杂物要清除干净,需为真空状态。
B、热管的工作原理:一个完成的热管,沿轴可分为蒸发段、绝热段和冷凝段三部分。
当热管在工作时,热管的蒸发段受到外界热量影响,此处的工作介质受热蒸发,蒸发后气压迅速升高,由于蒸发段与冷凝段气压不同,蒸发段的蒸汽沿着通道流向冷凝段,冷凝段温度低于蒸发段,于是蒸汽在此处释放热量并冷凝,回落到蒸发段,此时就完成了热量的传递。
如此的周而复始,就完成了大量的热量的传递。
热管热量的传递是无外力自动发生的,利用工作介质的相变来进行的,通常只要有温差,就能产生热量的传递。
由于蒸发段与冷凝段之间是有绝热装置完全隔离开的,因此能够保证热管内的热量不会散失到外界,保证了热量的传递。
2、热管技术的应用由于热管技术具有很快的传热速度,因此被应用于各个领域。
而且在使用过程中,可根据实际使用情况,可通过热管将热源和冷源完全分离开来完成热量的传递,非常的灵活和便捷。
A、在航空航天中的应用热管技术最早是应用于航天航空中的。
航天器在天空中时,向着阳光的一面温度高,背阴面温度较低,温差较大,而利用热管技术,热管的蒸发段从向阳的一面吸收热量,传递到背阴的一面,以此来实现两侧温度的平衡,避免两侧的温差过大,导致航天器出现故障。
B、工业领域中的热回收应用在工业领域,余热资源非常多,但能够再次进行利用的却很有限,由于技术或资金的原因,导致一些余热资源被浪费掉了。
如很常见的烘干或类似的工序,需要先将环境中的空气(即新风)送进反应炉中,经过加温,加热到符合条件的热度后,在进行下一步作业,为保证炉内空气的新鲜和维持一定的压力,需要将作业完后的空气排出,此时排除的空气会带有一定的热量;通过热管技术,对这部分热量进行回收,对新风进行预热,就减少了能源的投入,降低了成本。
热管工作原理

热管工作原理引言概述:热管是一种利用液体在内部循环运动传热的热传导器件,具有高效、快速、均匀传热的特点。
本文将详细介绍热管的工作原理及其应用。
一、热管结构1.1 热管壳体:通常为金属材料制成,内部充满工作流体。
1.2 蒸发段:位于热管的一端,液体在此蒸发成气体。
1.3 冷凝段:位于热管的另一端,气体在此冷凝成液体。
二、热管工作原理2.1 蒸发:热管的蒸发段受热后,液体吸收热量蒸发成气体。
2.2 运动:气体在热管内部产生对流运动,将热量传递到冷凝段。
2.3 冷凝:气体在冷凝段散热后,冷凝成液体,完成热量传递循环。
三、热管的应用领域3.1 电子散热:热管可用于电子设备的散热,提高散热效率。
3.2 温度调节:热管可用于调节温度,保持设备稳定工作。
3.3 空调制冷:热管在空调中的应用可提高制冷效果,节能环保。
四、热管的优势4.1 高效传热:热管传热效率高,传热速度快。
4.2 均匀传热:热管能够实现均匀传热,避免局部过热。
4.3 结构简单:热管结构简单,易于创造和维护。
五、热管的发展前景5.1 新材料应用:随着新材料的应用,热管的传热效率将进一步提升。
5.2 智能化应用:热管在智能设备中的应用将更加广泛,提高设备性能。
5.3 绿色环保:热管的节能环保特性将使其在未来得到更广泛的应用。
总结:热管作为一种高效的热传导器件,在电子散热、温度调节、空调制冷等领域具有重要应用价值,其优势在于高效传热、均匀传热和结构简单。
随着新材料和智能化技术的发展,热管的应用前景将更加广阔,为节能环保做出贡献。
热管技术 (2)

热管技术1. 简介热管技术是一种使用液体在闭合的金属管道中进行传热和传质的技术。
热管由蒸汽和液体组成,通过液体在内部与外部之间的传热传质来实现冷却或加热的目的。
热管技术广泛应用于各种领域,包括电子设备散热、空调系统、航天器热控等。
2. 原理热管内部通常填充着工作介质,如水、铵、乙醇等。
当热管的一端受热时,工作介质在高温处蒸发成为蒸汽,然后蒸汽通过内部的毛细结构传输到低温处,再由于低温损失能量而冷凝成为液体。
液体由于重力或毛细力作用返回热源端,形成一个封闭系统。
这样循环往复,使得热能能够通过液体的相变和气液传导来传递。
3. 优势3.1 高传热效率由于热管内部液体的相变和气液传导,热管的传热效率相对较高。
相比于传统的散热方式,热管技术能够更有效地将热量传递到远离热源的部分,提高散热效果。
3.2 紧凑型设计热管技术相对于其他传热装置具有较小的体积和重量,可以实现更紧凑的设计。
这对于有空间限制的应用非常有优势,如电子设备和航天器上的散热系统。
3.3 没有机械运动部件热管技术没有机械运动部件,因此具有较低的噪音和振动,提高了系统的可靠性和寿命。
3.4 高可靠性热管技术采用封闭的设计,能够在各种环境条件下稳定运行。
由于没有机械部件,热管技术具有较高的可靠性和寿命。
4. 应用领域4.1 电子设备散热电子设备的高功率密度和紧凑设计使得散热成为一个重要的问题。
热管技术可以高效地将散热器与热源连接起来,提高散热效果,保证电子设备的稳定性和可靠性。
4.2 空调系统热管技术可以应用于空调系统中,通过传热传质来调节室内温度。
热管技术的高传热效率和紧凑设计使得空调系统更加高效和节能。
4.3 航天器热控航天器在太空中的温度变化较大,需要进行热控以保证航天器内部设备的正常工作。
热管技术可以通过吸热和放热来调节航天器内部的温度,实现热平衡。
5. 局限性5.1 温度限制热管技术的工作温度通常在-50℃到100℃之间,超过这个温度范围可能会造成热管的性能损害。
热管的应用及原理大全

热管的应用及原理大全1. 热管的基本原理•热管由两个端口连接的密封金属管组成,内部充满工作介质。
•工作介质在低温端吸收热量,然后蒸发成气体。
•气体在热管内自然对流,传输到高温端并释放热量。
•气体在高温端冷凝成液体,然后通过毛细力回流到低温端。
2. 热管的分类1.传统热管–铜热管:用于电子设备冷却,效率高,成本低。
–马弗热管:用于高温应用,能耗低。
–氨热管:用于低温工作环境,稳定性好。
2.精细热管–超薄热管:用于薄型电子产品的散热,体积小巧。
–微通道热管:用于高功率电子元件的散热,热传导性能好。
–微结构热管:用于微型工程领域,能快速均匀地传导热量。
3. 热管的应用领域1.电子设备冷却–服务器和计算机散热。
–智能手机和平板电脑散热。
–电源模块和功率放大器散热。
2.工业制冷–涡轮机和喷气发动机冷却。
–高精度设备和仪器散热。
–工业炉和燃气轮机冷却。
3.空调与制冷–汽车空调和冷藏车制冷。
–空调设备和恒温器冷却。
–制冷器和冷凝器冷却。
4. 热管的优势和特点•散热性能卓越:热管能够快速有效地传输热量,大大提高散热效率。
•结构简单紧凑:热管通常只有两个端口,结构简单紧凑,便于安装和维护。
•体积轻巧:热管体积小巧,适用于薄型电子设备和微型工程。
•工作稳定可靠:热管通过自然对流工作,无需外部能源,工作稳定可靠。
•环保节能:热管可以提高能源利用效率,减少系统能耗。
5. 热管的发展趋势•进一步提高散热性能:改进热管材料和设计,提高热管的散热能力。
•发展微型热管技术:适应微型化及高功率集成电路的散热需求。
•探索新的应用领域:将热管技术应用于新兴领域,如军事航空等。
以上是关于热管的应用及原理的介绍,热管作为一种高效的热传导技术,正广泛应用于电子设备、工业制冷和空调制冷等领域。
通过不断创新和发展,热管将能够在更多领域展现其优势,并为人们的生活和工作带来更多的便利和舒适。
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2.3.热管的传热极限
热管虽然是一种传热性能极好的元件,但也不可能无限加大热负荷, 其传热能力的上限值会受到一种或几种因素的限制,如毛细力、声速、 携带、冷冻启动、连续蒸气、蒸气压力及冷凝等,因而构成热管的传 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,限制热管传热量的极限类型是由该热 管在某种温度下各传热极限的最小值所决定的。具体来讲,这些极限 主要有(如图所示):
热管技术及其应用
法
1
目录
一、背景 二、热管的特性 三、热管的分类 四、热管换热器 五、热管的应用
2
1.1背景
当今传热工程面临两大问题:研究高绝热材料和高导热 材料。具有良好导热性的材料有铝[(λ=202W/m•℃)]、柴 铜[λ=385W/ m•℃]、和银:λ=410W/ m•℃)],但其导热 系数只能达到 102W/m•℃的数量级,远不能满足某些工程中 的快速散热和传热需要,热管的发明就解决了这一问题。热 管的相当导热系数可达105W/m•℃的数量级.为一般金属材 料的数百倍乃至上千倍,因此被称为“超导热体”。它可将 大量热量通过很小的截面积远距离地传输而无需外加动力。
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2.5热管的相容性及寿命
热管的相容性是指热管在预期的设计寿命内,管内工作液体同壳体不发 生显著的化学反应或物理变化,或有变化但不足以影响热管的工作性能。 相容性在热管的应用中具有重要的意义。只有长期相容性良好的热管, 才能保证稳定的传热性能、长期的工作寿命及工业应用的可能性。影响 热管寿命的因素很多,归结起来,造成热管不相容的主要形式有以下三 方面:
(1)产生不凝性气体
由于工作液体与管壳材料发生化学反应或电化学反应,产生不凝性气体,在热 管工作时,该气体被蒸汽流吹扫到冷凝段聚集起来形成气塞,从而使有效冷凝 面积减小,热阻增大,传热性能恶化。
(2)工作液体物性恶化
有机工作介质在一定温度下,会逐渐发生分解,或与壳体材料发生化学反应, 使工作介质改变其物理性能。
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3.1两相闭式热虹吸管
两相闭式热虹吸管简称热虹吸管,又称为重力热 管。其结构和原理如右图所示。与普通热管原理一 样,但不同的是热管内没有吸液芯,冷凝液的回流 主要是靠自身的重力作用,因此,热虹吸管的作用 有一定的方向性:冷凝段位置必须高于蒸发段。其 结构简单、制造方便、成本低廉、而且传热性能优 良、工作可靠,因此他在地面上的各类传热设备中 都可以作为高效传热元件,其应用领域非常广泛。
热管:是一种传热性极好的人工构 件。常用的热管由三部分组成:主 体为一根封闭的金属管(管壳), 内部空腔内有少量工作介质(工作 液)和毛细结构(管芯),管内的 空气及其他杂物必须排除在外。热 管工作时利用了三种物理学原理:
⑴在真空状态下,液体的沸点降低; ⑵同种物质的汽化潜热比显热高的多; ⑶多孔毛细结构对液体的抽吸力可使液 体流动。
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第三章
热管的分类
由于热管的用途、种类和型式较多,再加上热管在结构、材质和 工作液体等方面各有不同之处,故而对热管的分类也很多,常用的 分类方法有以下几种。 按照工作液体回流动力区分有芯热管、两相闭式热虹吸管(又称 重力热管)、重力辅助热管、旋转热管、电流体动力热管、磁流体 动力热管、渗透热管等等。 按照热管管内工作温度区分有低温热管、常温热管、中温热管、 高温热管等。 按照管壳与工作液体的组合区分有铜-水热管、碳钢-水热管、铝 -丙酮热管、不锈钢-钠热管等。 按照结构形式区分有普通热管、分离式热管、毛细泵回路热管、 微型热管、平板热管、径向热管等。 按照热管的功用划分有传输热量的热管、热二极管、热开关、热 控制用热管、仿真热管、制冷热管热管,由于其内部循环动力是毛细力, 因此任意一端受热就可作为蒸 发段,而另一端向外散热就成为冷凝段。
(5)热二极管与热开关性能
热二极管就是只允许热流向一个方向流动,而不允许向相反的方向流动;热开关则是当热源 温度高于某一温度时,热管开始工作,当热源温度低于这一温度时,热管就不传热。
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我国于1970年开始的热管研制工作.首先是为航天技术发 展的需要而进行的。 1976年12月7日,在卫星上首次应用热管取得了成功;我 国气象卫星也应用了热管,取得了预期的效果。
1973年在德国斯图加特召开了第一届国际热管会议后,到 目前为止,已经举行了16届
第二章
2.1热管的组成
热管及其特性
两相闭式热虹吸管
对于两相闭式热虹吸管,所可能发生的传热极限主要是干涸极限、沸腾极 限(又称烧毁极限)和携带极限。干涸极限一般发生在充液量过小时。 为了避免热管工作时达到这些传热极限,并强化热管的换热,目前行之有 效的方法有:在热虹吸管的蒸发段内同心放置开孔抑泡管抑制该段气泡的脱离; 在冷凝段内设置溢流同心导管降低该段的凝结热阻;将热虹吸管的内壁加工成 为轴向槽道表面提高热虹吸管的换热系数等。
图2.1 热管示意图 1—管壳;2—管芯;3—蒸汽腔;4—工作液
从传热状况看,热管沿轴向可分为 蒸发段,绝热段和冷凝段三部分。
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2.2. 热管的工作过程
如图:当热管的一端受热时毛细芯中的液 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,液体在沿多孔 材料靠毛细力的作用流回蒸发段。如此循 环往复,热量便从一端传到了另一端! 在这一热量转移的过程中,具体包含了以 下六个相互关联的过程: (1)热量从热源通过热管管壁和充满工作 液的吸液芯传递到液-气分界面; (2)液体在蒸发段的液-气分界面上蒸发; (3)蒸汽腔内的蒸汽从蒸发段流向冷凝段; (4)蒸汽在冷凝段内的液-气分界面上凝 结; (5)热量从液-气分界面通过吸液芯、液 体和管壁传给冷源; (6)在吸液芯内由于毛细作用(或重力等) 是冷凝后的工作液回流到蒸发段。
(3)管壳材料的腐蚀、溶解
工作液体在管壳内连续流动,同时存在着温差、杂质等因素,使管壳材料发生 溶解和腐蚀,流动阻力增大,使热管传热性能降低。当管壳被腐蚀后,引起强 度下降,甚至引起管壳的腐蚀穿孔,使热管完全失效。
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2.6总结:热管技术的重要特点
与常规换热技术相比,热管技术之所以能不断受到工程界欢迎,是因其具有如下的 重要特点。 (1)热管换热设备较常规设备更安全、可靠,可长期连续运行 这一特点对连续性生产的工程,如化工、冶金、动力等部门具有特别重要的意义。 常规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 泄漏,则将造成停产损失。由热管组成的换热设备,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冷流体,而热管一般不可能在蒸发段和冷 凝段同时破坏,所以大大增强了设备运行的可靠性。 (2)热管管壁的温度可调性 热管管壁的温度可以调节,在低温余热回收或热交换中是相当重要的,因为可以通 过适当的热流变换把热管管壁温度调整在低温流体的露点以上,从而可防止露点腐蚀, 保证设备的长期运行。这在电站锅炉尾部的空气预热方面应用得特别成功,设置在锅 炉尾部的热管空气预热器,由于能调整管壁温度不仅能防止烟气结露,而且也避免了 烟灰在管壁上的粘结,保证锅炉长期运行,并提高了锅炉效率。 (3)冷、热段结构和位置布置灵活 由热管组成的换热设备的受热部分和放热部分结构设计和位置布置非常灵活,可适 应于各种复杂的场合。由于结构紧凑占地空间小,因此特别适合于工程改造及地面空 间狭小和设备拥挤的场合,且维修工作量。 (4)热管换热设备效率高,节能效果显著。
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3.2旋转热管
旋转热管的概念是由Gray于1969年首次 提出的,他分析了旋转热管较普通热管 具有更强的传热能力。旋转热管的显著 特征是热管自身是旋转件,因而可以用 于所有需要冷却散热的旋转零部件,如 电机转子,发动机电动机转轴等的冷却, 具有实际应用价值。 旋转热管为一密闭的空心轴(管),此空心轴内腔具有一定初始真空度,并充有少 量工作液。内腔的形状可以是空心圆柱形、空心内锥形成圆柱台阶形。上图为一 锥形空腔的旋转热管工作原理简图。在高转速下,工作液覆盖在空腔的内壁面上, 并形成一层环状液膜。旋转热管的一端由于被加热,该处液体蒸发、液膜变薄, 所产生的蒸汽流到另一端(冷却端)。蒸汽在冷却端放出潜热而凝结成液体。在热 管的旋转作用下液体受到一离心力,这一离心力沿锥面的分力使这些冷凝液沿锥 面流回到蒸发段。这样连续地循环就完成了把热量从加热段输送到冷却段的过程。 从传热性能来看,旋转热管没有吸液芯,因此不存在毛细极限,并且在热流回路中 间少了由于吸液芯引起的热阻。旋转热管内部空腔较大,蒸汽流速不高,不易产生 声速极限,因此,其传热极限主要为:冷凝极限、携带极限和沸腾极限。
由于热管具有导热性能好、结构简单、工作可靠、温度 均匀等良好性能.热管是传热领域的重大发明和科技成果, 给人类社会带来巨大的实用价值。
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1.2简历
1942年美国通用发动机公司的R.S.Gaugler首先提出热管的 原理并于1944年获得专利。 1962年L.Trefethen再次提出类似于Gaugler的传热元件用于 宇宙飞船,但因这种建议并未经过实验证明,亦未能付诸实 施。 1967年一根不锈钢-水热管首次被送入地球卫星轨道并运行 成功, 从此吸引了很多科学技术工作人员从事热管研究 。 1970年在美国出现了供应商品热管的部门,热管的应用范围 从宇航扩大到了地面。 1980年美国Q-Dot公司生产了热管废热锅炉,日本帝人工程 公司也成功地用热管做成锅炉给水预热器,解决了排烟的露 点腐蚀问题。 1984年Cotter较完整地提出了微型热管的理论及展望,为微 型热管的研究与应用奠定了理论基础。
(6)恒温特性
普通热管的各部分热阻基本上不随着热量的变化而变化,因此热管各部分的温度随加热量变 化。但可变导热管,使得冷凝段的热阻随加热量的增加而降低、随加热量的减少而增加,这 样热管在加热量大幅度变化的情况下,蒸汽温度变化极小,实现温度的控制,这就是热管的 恒温特性。
(7)环境的适应性