热管技术及原理

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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

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

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。

热管工作原理

热管工作原理

热管工作原理热管是一种高效的热传导装置,它利用液体在低温端蒸发吸热,然后在高温端冷凝释放热量的原理,实现热量的传输。

热管由内壁光滑的密封管道组成,内部充满工作介质,通常是液态的低沸点物质,如水、乙醇等。

热管的工作原理可以简单分为蒸发、传热和冷凝三个过程。

首先是蒸发过程。

当热管的低温端受到热源的加热,工作介质在低温端蒸发成为气体。

这个过程中,工作介质从液态转变为气态,吸收大量的热量。

蒸发过程发生在热管的内壁,由于内壁光滑,气体可以快速地向高温端传输。

接下来是传热过程。

蒸发后的气体沿着热管内部流动,将吸收的热量传输到高温端。

在这个过程中,气体与内壁接触,热量通过传导和对流的方式传递给内壁,然后再通过内壁传递给外壁。

最后是冷凝过程。

当气体到达高温端时,由于高温端的温度较低,气体开始冷凝成为液体。

在冷凝过程中,气体释放出大量的热量。

冷凝后的液体会沿着内壁回流到低温端,重新参与蒸发过程,形成一个循环。

热管的工作原理可以通过以下公式来描述:热流量 = 热管壁厚度 ×热导率 × (高温端温度 - 低温端温度) / 热管壁阻抗热管的工作原理使得它在许多领域有着广泛的应用。

例如,在电子设备散热中,热管可以将热量从热源传递到散热器,提高散热效率。

在航天器中,热管可以平衡温度差异,保护设备免受过热或过冷的影响。

此外,热管还可以用于太阳能热水器、制冷设备等领域。

总结一下,热管的工作原理是利用液体在低温端蒸发吸热,然后在高温端冷凝释放热量的原理,实现热量的传输。

热管具有高效、可靠的特点,广泛应用于各个领域。

热管工作原理

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传热的热传导装置。

它具有高效、可靠、轻巧等优点,在众多领域中得到广泛应用。

本文将详细介绍热管的工作原理及其应用。

一、热管的基本结构1.1 热管的外壳:热管的外壳通常由金属材料制成,具有良好的导热性能和机械强度,能够保护内部结构。

1.2 热管的工作介质:热管内部充满了一种工作介质,通常为液态。

这种工作介质的选择取决于热管的工作温度范围和要求。

1.3 热管的内部结构:热管内部包含蒸发段、冷凝段和毛细管三个主要部分。

蒸发段吸热后使工作介质蒸发,冷凝段则将蒸发后的工作介质冷凝成液体,毛细管起到连接蒸发段和冷凝段的作用。

二、热管的工作原理2.1 蒸发:当热管蒸发段受热时,工作介质吸收热量并蒸发成气体。

蒸发过程中,工作介质的温度升高,压力增加,气体在热管内部形成高压区域。

2.2 冷凝:高压区域的气体流向冷凝段,在冷凝段的冷却作用下,气体释放热量并凝结成液体。

冷凝过程中,工作介质的温度下降,压力减小,液体在热管内部形成低压区域。

2.3 毛细管效应:由于蒸发段和冷凝段之间存在压力差,液体会通过毛细管效应从低压区域流向高压区域,使得热管内的工作介质形成循环。

三、热管的优点3.1 高效传热:热管利用液体的蒸发和冷凝过程,实现了高效的热传导,使得热能能够快速、均匀地传递。

3.2 可靠性高:热管没有机械运动部件,结构简单,因此具有较高的可靠性和稳定性,能够长时间稳定工作。

3.3 重量轻巧:相比于传统的散热器,热管的体积小、重量轻,适用于对重量要求较高的场景,如航空航天领域。

四、热管的应用领域4.1 电子散热:热管广泛应用于电子设备的散热领域,如计算机、手机等,能够快速将设备内部的热量传递到散热器中。

4.2 光电散热:在光电子器件中,热管能够有效传导产生的热量,保证器件的正常工作温度,提高器件的寿命和性能。

4.3 空调制冷:热管在空调制冷系统中被广泛应用,能够快速传递热量,提高制冷效果,提高空调的能效比。

热管散热技术原理

热管散热技术原理

热管散热技术原理热管散热的技术与原理;1引言;传统散热方式主要是空气冷却、强制风冷散热以及水冷;(1)空气冷却;也称自然冷却,一般是将电子元器件的发热核心部位与;(2)风冷散热;这是目前最普遍的散热方式,一般是将电力电子元器件;优点:结构简单,价格低廉,安全可靠,技术成熟;缺点:降温的效果有限,不能达到令人满意的程度,并;(3)水冷散热;其原理是利用水泵驱动水流经过热源,进其中△p c:毛细压头—是热管内部工作液体循环的推;3热管的基本特性;热管是依靠自身内部工作液体相变来实现传热的传热元;3.1很高的导热性;热管内部主要靠工作液体的汽、液相变传热,热阻很小;3. 2优良的等温性;热管内腔的蒸汽处于饱和状态,饱和蒸汽的压力决定于;3.3热流密度可变性;热管可以独立改变蒸发段或冷却段的加热面积,即以较;3.4热流方向可逆性;一根水平其中△pc:毛细压头—是热管内部工作液体循环的推动力,用来克服蒸汽从蒸发段流向冷凝段的压力降△pv,冷凝液体从冷凝段流回蒸发段的压力降△pl,和重力场对液体流动的压力降△pg(△pg可以是正值,是负值或为零,视热管在重力场中的位置而定)。

3 热管的基本特性热管是依靠自身内部工作液体相变来实现传热的传热元件,具有以下基本特性。

3.1 很高的导热性热管内部主要靠工作液体的汽、金旗舰铜制散热器60/85液相变传热,热阻很小,因此具有很高的导热能力。

与银、铜、铝等金属相比,单位重量的热管可多传递几个数量级的热量。

当然,高导热性也是相对而言的,温差总是存在的,可能违反热力学第二定律,并且热管的传热能力受到各种因素的限制,存在着一些传热极限;热管的轴向导热性很强,径向并无太大的改善(径向热管除外)。

3.2优良的等温性热管内腔的蒸汽处于饱和状态,饱和蒸汽的压力决定于饱和温度,饱和蒸汽从蒸发段流向冷凝段所产生的压降很小,根据热力学中的方程式可知,温降亦很小,因而热管具有优良的等温性。

3.3 热流密度可变性热管可以独立改变蒸发段或冷却段的加热面积,即以较小的加热面积输入热量,而以较大的冷却面积输出热量,或者热管可以较大的传热面积输入热量,而以较小的冷却面积输出热量,这样即可以改变热流密度,解决一些其他方法难以解决的传热难题。

热管技术及其工程应用z

热管技术及其工程应用z
热管应用领域的多样性挑战
热管的应用领域广泛,涉及到不同的行业和领域,需要针 对不同的应用场景进行定制化设计和优化,以满足多样化 的需求。
热管技术的发展趋势与前景
高效化
随着科技的发展,对热管传热效率的要求越来越高,未来 热管技术将不断向高效化方向发展,提高热管的传热性能 和效率。
长寿命化
热管的使用寿命是衡量其性能的重要指标之一,未来热管 技术将不断追求长寿命化,提高热管的使用寿命和稳定性 。
微型化
随着微型化技术的发展,未来热管技术将向微型化方向发 展,应用于更小规模和更高精度的领域,如微型电子器件 散热等。
智能化
随着智能化技术的发展,未来热管技术将与智能化技术相 结合,实现热管的自适应调节和智能控制,提高热管的传 热热的案例分析
热管内部的相变过程
总结词
相变过程是热管内部传热的关键环节。
详细描述
在热管内部,工作液体在加热条件下发生相变,由液态变为气态,产生蒸汽流动 。这个相变过程伴随着大量热量的吸收和释放,是热管实现高效传热的关键。
热管的传热过程分析
总结词
热管的传热过程涉及多个物理现象。
详细描述
热管的传热过程包括工作液体的汽化、蒸汽的流动、蒸汽的冷凝和回流等环节。这些环节相互作用, 共同实现高效的热量传递。此外,热管内部的传热还受到管壁导热、蒸汽与管壁的对流换热等因素的 影响。
热管在余热回收和热能利用中的应用
总结词:节能环保
详细描述:热管技术广泛应用于余热回收和热能利用,将废弃的热量转化为可利用的能源,提高能源 利用效率,降低能耗和排放,符合节能环保的理念。
热管在新能源领域的应用
总结词:创新驱动
详细描述:随着新能源技术的不断发展,热管技术在太阳能 、风能等新能源领域得到广泛应用。热管能够高效地转换和 利用新能源产生的热能,推动新能源技术的创新和发展。

热管技术的原理及应用

热管技术的原理及应用

热管技术的原理及应用1. 什么是热管技术热管技术是一种利用液体蒸发和凝结的原理,实现热量传输和温度调控的先进技术。

通过利用液体在蒸发器中的蒸发和在冷凝器中的凝结,热管可以将热量迅速从高温区域传输到低温区域,实现高效的热量传递。

2. 热管技术的原理热管技术的原理可以简单概括为以下几个步骤:1.液体蒸发:热源作用下,液体在蒸发器内部迅速蒸发,吸收热量并变为气体。

2.气体传输:气体通过热管中空心管道内部的蒸汽管道,从蒸发器传输到冷凝器。

3.气体冷凝:在冷凝器中,气体发生冷凝,释放热量,并变为液体。

4.液体返流:液体在内部管道作用下,返回到蒸发器,并再次蒸发,循环往复。

3. 热管技术的应用热管技术在各个领域具有广泛的应用,包括但不限于以下几个方面:3.1. 电子器件散热热管技术可以有效地解决电子器件散热问题。

通过将热管放置在电子器件的散热片上,热量可以迅速从散热片传输到其他部分,以保持器件的温度在安全范围内。

热管的高效散热性能可以大幅度提高电子器件的工作稳定性和寿命。

3.2. 航空航天领域热管技术在航空航天领域的应用也非常广泛。

例如,在航天器热控系统中,热管可以用于传递和分散热量,保证航天器各个部分的温度均衡和稳定。

此外,热管技术还可用于航空发动机的冷却和热管理。

3.3. 医疗设备和制药行业热管技术在医疗设备和制药行业的应用也非常重要。

例如,热管可以用于医疗设备的温控和热管理,确保设备的稳定性和可靠性。

在制药行业中,热管可以用于控制反应器温度,提高药物合成的效率和质量。

3.4. 太阳能与可再生能源热管技术在太阳能和其他可再生能源领域有广泛应用。

例如,在太阳能热水器中,热管可以将太阳能吸收器中的热量传输到储水罐中,实现热水的供应。

热管还可以用于太阳能光伏板的冷却,提高光伏发电效率。

4. 热管技术的优势热管技术相比传统的热传导方法具有以下几个优势:•高热传导效率:热管可以实现高效的热量传递,使得热量可以迅速从高温区域传输到低温区域。

热管的原理和应用是什么

热管的原理和应用是什么

热管的原理和应用是什么1. 热管的原理热管是一种利用液体在内部循环传导热量的热传导器件。

它由一个密封的金属管内,充填有适当的工质(通常为液态低沸点的物质如水银或乙醚)。

热管的工作原理主要包括以下几个步骤:•蒸发:当热管一端加热时,工质在较高温度下蒸发。

•传热:蒸汽在热管管内传输,带走热量。

•冷凝:热管另一端的冷区导热,使蒸汽冷凝为液体。

•回流:液体通过内部管道回流到蒸发器的热端。

热管的原理依靠液体的蒸发和冷凝过程,将热能从一端传导到另一端。

热管具有高传热效率、快速响应、低温差和无需外部能源等特点。

2. 热管的应用热管的应用十分广泛,涵盖了多个领域。

以下是一些常见的热管应用:2.1 散热器热管散热器是热管应用的最常见领域之一。

热管能够高效地传导热量,使热管散热器在电子设备和计算机等领域中得到广泛应用。

热管散热器能够快速将热量传递到散热片上,并利用风扇进行风冷散热。

2.2 温度调节器热管具有调节温度的特点,可以用于温度调节器的制造。

温度调节器通常用于控制器、电源和激光器等设备中,能够稳定设备的工作温度。

热管通过将热量从高温区域传递到低温区域,实现温度的控制和稳定。

2.3 热交换器热管也可以用于热交换器的构造。

热交换器通常用于工业生产和能源系统中,用于传输热量。

热管通过在热交换器内部传导热量,实现热量的平衡和传递。

热交换器的应用领域包括化工、电力和石油等行业。

2.4 太阳能应用在太阳能领域,热管也有重要的应用。

太阳能热管利用太阳光能将工质加热,通过热管管内的传热和冷凝过程,将热能传递到储热器或其他设备中。

太阳能热管可以用于太阳能水热器、太阳能空调和太阳能发电等领域。

2.5 其他领域此外,热管在航空航天、医学设备、冷却系统和热管理等领域也有着广泛的应用。

在飞行器中,热管可以用于控制温度和传导热量;在医学设备中,热管可以用于控制温度并保持设备正常工作。

总之,热管通过其独特的工作原理,在多个领域中发挥着重要的作用。

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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。

如此循环不己,热量由热管的一端传至另—端。

热管在实现这一热量转移的过程中,包含了以下六个相互关联的主要过程:(1)热量从热源通过热管管壁和充满工作液体的吸液芯传递到(液---汽)分界面;(2)液体在蒸发段内的(液--汽)分界面上蒸发;(3)蒸汽腔内的蒸汽从蒸发段流到冷凝段;(4)蒸汽在冷凝段内的汽•液分界面上凝结:(5)热量从(汽--液)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使冷凝后的工作液体回流到蒸发段。

热管的基本特性热管是依靠自身内部工作液体相变来实现传热的传热元件,具有以下基本特性。

(1)很高的导热性热管内部主要靠工作液体的汽、液相变传热,热阻很小,因此具有很高的导热能力。

与银、铜、铝等金属相比,单位重量的热管可多传递几个数量级的热量。

当然,高导热性也是相对而言的,温差总是存在的,可能违反热力学第二定律,并且热管的传热能力受到各种因素的限制,存在着一些传热极限;热管的轴向导热性很强,径向并无太大的改善(径向热管除外)。

(2)优良的等温性热管内腔的蒸汽是处于饱和状态,饱和蒸汽的压力决定于饱和温度,饱和蒸汽从蒸发段流向冷凝段所产生的压降很小,根据热力学中的方程式可知,温降亦很小,因而热管具有优良的等温性。

(3)热流密度可变性热管可以独立改变蒸发段或冷却段的加热面积,即以较小的加热面积输入热量,而以较大的冷却面积输出热量,或者热管可以较大的传热面积输入热量,而以较小的冷却面积输出热量,这样即可以改变热流密度,解决一些其他方法难以解决的传热难题。

(4)热流方向酌可逆性一根水平放置的有芯热管,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。

此特点可用于宇宙飞船和人造卫星在空间的温度展平,也可用于先放热后吸热的化学反应器及其他装置。

(5)热二极管与热开关性能热管可做成热二极管或热开关,所谓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。

(6)恒温特性(可控热管)普通热管的各部分热阻基本上不随加热量的变化而变,因此当加热量变化时,热管备部分的温度亦随之变化。

但人们发展了另一种热管——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,这样可使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)环境的适应性热管的形状可随热源和冷源的条件而变化,热管可做成电机的转轴、燃气轮机的叶片、钻头、手术刀等等,热管也可做成分离式的,以适应长距离或冲热流体不能混合的情况下的换热;热管既可以用于地面(重力场),也可用于空间(无重力场)。

上图表示了热管管内汽-液交界面形状,蒸气质量流量,压力以及管壁温度Tw和管内蒸气温度Tv沿管长的变化趋势.沿整个热管长度,汽-液交界处的汽相与液相之间的静压差都与该处的局部毛细压差相平衡。

△Pc,毛细压头—是热管内部工作液体循环的推动力,用来克服蒸汽从蒸发段流向冷凝段的压力降△Pv,冷凝液体从冷凝段流回蒸发段的压力降△Pl和重力场对液体流动的压力降△Pg(△Pg可以是正值,是负值或为零,视热管在重力场中的位置而定)。

因此,△Pc≥△Pl+△Pv+△Pg是热管正常工作的必要备件。

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。

(1)按照热管管内工作温度区分热管可分为低温热管(—273---0℃)、常温热管(0—250℃)、中温热管(250---450℃)、高温热管(450一1000℃)等。

(2)按照工作液体回流动力区分热管可分为有芯热管、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。

(3)按管壳与工作液体的组合方式划分(这是一种习惯的划分方法)可分为铜—水热管、碳钢—水热管、铜钢复合—水热管、铝—丙酮热管、碳钢·荣热管、不锈钢·钠热管等等。

(4)按结构形式区分可分为普通热管、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。

(5)按热管的功用划分可分为传输热量的热管、热二极管、热开关、热控制用热管、仿真热管、制冷热管等等。

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。

碳钢-水热管正是通过化学处理的方法,有效地解决了碳钢与水的化学反应问题,才使得碳钢—水热管这种高性能、长寿命、低成本的热管得以在工业中大规模推广使用。

影响热管寿命的因素很多,归结起来,造成效管不相容的主要形式有以下三方面,即:产生不凝性气体:工作液体热物性恶化:管壳材料的腐蚀、溶解。

(1)产生不凝性气体由于工作液体与管完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冲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,传热能力降低甚至失效。

(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,这主要是由于有机工作液体的性质不稳定,或与壳体材料发生化学反应,使工作介质改变其物理性能,如甲苯、烷、烃类等有机工作液体易发生该类不相容现象。

(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。

这类现象常发生在碱金属高温热管中。

热管制造(1)热管零部件及其加工热管的主要零部件为管壳、端盖(封头)、吸液芯、腰板(连接密封件)四部分。

不同类型的热管对这些零部件有不同的要求。

(2)管壳热管的管壳大多为金属无缝钢管,根据不同需要可以采用不同材料,如铜、铝、碳钢、不锈钢、合金钢等。

管子可以是标准圆形,也可以是异型的,如椭圆形、正方形、矩形、扁平形、波纹管等。

管径可以从2mm到200mm,甚至更大。

长度可以从几毫米到l00米以上。

低温热管换热器的管材在国外大多采用铜、铝作为原料。

采用有色金属作管材主要是为了满足与工作液体相容性的要求。

(3)端盖热管的端盖具有多种结构形式,它与热管舶连接方式也因结构形式而异。

端盖外圆尺寸可稍小于管壳。

配合后,管壳的突出部分可作为氩弧焊的熔焊部分,不必再填焊条,焊口光滑乎整质量容易保证。

旋压封头是国内外常采用的一种形式,旋压封头是在旋压机上直接旋压而成,这种端盖形式外型美观,强度好、省材省工,是一种良好的端盖形式。

(4)吸液芯结构吸液芯是热管的一个重要组成部分。

吸液芯的结构形式将直接影响到热管和热管换热器的性能。

近年来随着热管技术的发展,各国研究者在吸液芯结构和理论研究方面做了大量工作,下面对一些典型的结构作出简赂的介绍。

1.管芯型式一个性能优良的管芯应具有:(1)足够大的毛细抽吸压力,或较小的管芯有效孔径(2)较小的液体流动阻力,即有较高的渗透率(3)良好的传热特性,即有小的径向热阻。

(4)良好的工艺重复性及可靠性,制造简单,价格便宜。

管芯的构造型式大致可分为以下几类:(1)紧贴管壁的单层及多层网芯此类管芯多层网的网层之间应尽量紧贴,网与管壁之间亦应贴合良好,网层数有l至4层或更多,各层网的目数可相同或不同。

若网层多,则液体流通截面大,阻力小,但径向热阻大;用细网时毛细抽吸力大但流动阻力亦增加。

如在近壁数层用粗孔网,表面一层用细孔网,这样可由表面细孔网提供较大的毛细抽吸压力,通道内的粗孔网使流动阻力较小,但并不能改善径向热阻大的缺点。

网芯式结构的管芯可得到较高的毛细力和较高的毛细提升高度,但因渗透率较低,液体回流阻力较大,热管的轴向传热能力受到限制。

此外,其径向热阻较大,工艺重复性差又不能适应管道弯曲的情况,故在细长热管中逐渐由其它管芯取代。

(2)烧结粉末管芯由一定目数的金属粉末烧结在管内壁面而形成与管壁一体的烧结粉末管芯,也有用金属丝网烧结在管内壁面上的管芯。

此种管芯有较高的毛细抽吸力,并较大地改善了径向热阻,克服了网芯工艺重复性差的缺点,但因其渗透率较差,故轴向传热能力仍较轴向槽道管芯及干道式管芯的小。

(3)轴向槽道式管芯在管壳内壁开轴向细槽以提供毛细压头及液体回流通道,槽的截面形状可为矩形,梯形,圆形及变截面槽道,槽道式管芯虽然毛细压头较小,但液体流动阻力甚小,因此可达到较高的轴向传热能力,径向热阻较小,工艺重复性良好,可获得精确幼儿何参数,因而可较正确地计算毛细限,此种管子弯曲后性能基本不变,但由于其抗重力工作能力极差,不适于倾斜(热端在上)工作对于空间的零重力条件则是非常适用的,因此广泛用于空间飞行器。

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