热管及热管换热器
热管与热管换热器设计基础
热管是一种利用液体的湿润性和蒸发冷却原理进行热传导的装置，具有高效、均匀、可控的热传导能力。
热管换热器则是利用热管进行热传导和热交换的换热设备。
以下是热管和热管换热器设计的基础知识：1.热管的工作原理：热管由内外壳体、工作流体和蒸汽管组成。
当热管的工作端加热时，内部的工作流体沸腾产生蒸汽，蒸汽通过蒸汽管传输到另一端，然后在冷却区域重新凝结为液态，液体通过液管回流到工作端。
这样，热量通过蒸汽和液体的相变传导实现了从热源到热汇的传递。
2.热管特性：热管具有高导热性、无需外部能源驱动、传热均匀、尺寸小巧等特点。
它可以将热源与热汇之间的温度差降低到很小的范围，实现高效的热传导。
3.热管换热器设计要点：●热管选择：根据具体应用需求选择合适的热管，考虑工作温度范围、导热性能、流体类型等因素。
●散热需求：确定需要传热的功率和温度差，以便选择合适的热管尺寸和数量。
●热管布局：考虑热源和热汇的位置关系，设计合适的热管布局，使热量能够有效传导到需要的位置。
●换热介质：选择合适的换热介质（如空气、水、液体等），确定流体的流速和换热方式（对流、辐射等）。
●结构设计：考虑热管的结构材料、密封性、耐腐蚀性等因素，确保热管换热器的稳定性和可靠性。
4.热管换热器的应用：热管换热器广泛应用于电子设备散热、航天器热控、工业生产过程中的热回收等领域。
它在提高换热效率、降低设备体积和重量方面具有重要的作用。
总而言之，热管和热管换热器的设计基础包括热管工作原理、热传导特性、热管选择、散热需求、热管布局、换热介质选择以及结构设计等方面。
这些基础知识是设计高效热管换热器的关键。
热管换热器的结构形式
热管换热器的结构形式（三）热管换热器的结构形式以热管为传热单元的热管换热器是一种新型高效换热器，其结构如图片4-50、图片4-51所示，它是由壳体、热管和隔板组成的。
热管作为主要的传热元件，是一种具有高导热性能的传热装置。
它是一种真空容器，其基本组成部件为壳体、吸液芯和工作液。
将壳体抽真空后充入适量的工作液，密闭壳体便构成一只热管。
当热源对其一端供热时，工作液自热源吸收热量而蒸发汽化，携带潜热的蒸汽在压差作用下，高速传输至壳体的另一端，向冷源放出潜热而凝结，冷凝液回至热端，再次沸腾汽化。
如此反复循环，热量乃不断从热端传至冷端。
【图片4-50】热管换热器。
【图片4-51】热管示意图。
热管按冷凝液循环方式分为吸液芯热管、重力热管和离心热管三种。
吸液芯热管的冷凝液依靠毛细管的作用回到热端，这种热管可以在失重情况下工作；重力热管的冷凝液是依靠重力流回热端，它的传热具有单向性，一般为垂直放置离心热管是靠离心力使冷凝液回到热端，通常用于旋转部件的冷却。
热管按工作液的工作温度分为深冷热管、低温热管、中温热管和高温热管四种。
深冷热管在200K以下工作，工作液有氮、氢、氖、氧、甲烷、乙烷等；低温热管在200~550K 范围内工作，工作液有氟里昂、氨、丙酮、乙醇、水等；中温热管在550~750K范围内工作，工作液有导热姆A、水银、铯、水及钾─钠混合液等；高温热管在750K 以上工作，工作液有液态金属钾、钠、锂、银等。
热管的传热特点是热管中的热量传递通过沸腾汽化、蒸汽流动和蒸汽冷凝三步进行，由于沸腾和冷凝的对流传热强度都很大，而蒸汽流动阻力损失又较小，因此热管两端温度差可以很小，即能在很小的温差下传递很大的热流量。
因此，它特别适用于低温差传热及某些等温性要求较高的场合。
热管换热器具有结构简单、使用寿命长、工作可靠、应用范围广等优点，可用于气─气、气─液和液─液之间的换热过程。
热管及其换热器在烟气余热回收中的应用_王斌斌
利用热管能够方便地在热源与冷源间实现热传递， 把 若干支路热管组装成一体，中间用隔板把热管的蒸发段 和凝结段隔开，形成了冷、热介质的流道，把热源中的 热量源源不断地传给冷源，这种热管元件的组装体就是 热管换热器。 典型的热管换热器，其外形一般为长方体，主要部 件为热管管束、外壳、隔板。热管的蒸发段和凝结段被
2 2.1
热管换热器的结构和基本特性 热管换热器的结构 热管换热器是常见的结构，如图 2 所示。
图2
热管换热器结构图
严格， 冷热流体不能相互污染的情况下进行热交换时， 热 管换热器自然是理想的换热设备。 (4) 热管换热器有较高的防积灰堵灰能力：热管是烟 气在管外壁流动横掠换热，烟气的扰动性加强。再加上 热管壁温高，管壁壁温高，管外始终呈干燥状态，因此， 也就不会结焦不易粘附烟灰， 因而它就能有效地防止堵塞。 (5) 热管换热器有较高的抗低温腐蚀能力：烟气进入 低温受热面后，其中的水蒸汽可能由于烟温降低或在接 触温度较低的受热面时发生凝结。烟气中水蒸汽开始凝
1＝ 1
ln
1
1 1 1 1
式中： 为烟气的放热量： ＝
38
加热设备
结的温度称为水露点。水露点一般比较低，所以一般不 易在低温受热面发生结露，但如果凝结时可能使受热面 金属产生氧腐蚀。 当燃用含硫燃料时，硫燃烧后形成二氧化硫，其中 一部分会进一步氧化成三氧化硫。三氧化硫与烟气中水 蒸汽结合成硫酸蒸汽。烟气中硫酸蒸汽的凝结温度称为 酸露点。它比水露点要高很多。烟气中三氧化硫含量愈 多，酸露点就愈高。烟气中硫酸蒸汽本身对受热面的工 作影响不大。但当它在壁温低于酸露点的受热面上凝结 下来时，就会对受热面金属产生严重腐蚀作用。这种由 于金属壁低于酸露点而引起的腐蚀称为低温腐蚀。强烈 的低温腐蚀通常发生在低温级空气预热器中空气和烟气 温度最低的区域。烟气对受热面低温腐蚀常用酸露点的 高低来表示。露点愈高，腐蚀范围愈广，腐蚀也愈严重。 其腐蚀速度与金属壁面温度有很大关系，如图 3 所示。 由图 3 可见，随着金属壁面温度的降低，出现了两 个严重腐蚀区和两个相对安全区。对于一定的煤种及运 行方式，腐蚀曲线也是一定的。对于一般的管式空气预 热器采用诸如提高排烟温度和热风再循环以及暖风机提 高入口风温等措施，可以避开第一个严重腐蚀区，但是， 第一个严重腐蚀区是难以避免的。而对于热管空气预热 器，在设计中，可根据锅炉工况特点调整热管加热段和 冷凝段的长度，以及调整低温处热管冷、热两段翅片的 间距、数量等办法来调整烟气侧与空气侧的热阻比，从 而达到控制热管壁温。使烟气侧壁温高于运行工况酸露 点温度，而避开硫酸蒸汽的结露。 所以 ＝ 式中：
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。
热管换热器操作规程
热管换热器操作规程
《热管换热器操作规程》
一、操作人员必须经过培训并持有相关证书才能进行热管换热器的操作。
二、在进行换热器操作之前，必须确保设备处于停机状态并完全冷却。
三、在操作过程中，必须严格按照操作手册和操作规程进行操作，任何违反规定的行为都将受到严厉处理。
四、在开启换热器之前，必须检查管路及阀门的状态，确保无堵塞和泄漏现象。
五、在操作过程中，必须注意保持设备的清洁，并每隔一段时间对设备进行清洗和保养。
六、在换热器操作结束后，必须及时关闭阀门并进行设备的冷却处理。
七、在操作结束后，必须对设备进行全面的检查，确保设备完好无损并且安全可靠。
八、在操作过程中，如有任何异常情况出现，必须立即停止操作并进行报告。
九、操作人员必须严格遵守安全操作规程，确保自己和他人的安全。
十、操作过程中如遇紧急情况，必须立即采取应急措施，并及时向上级领导和相关部门汇报。
十一、对于长期停用的设备，必须进行定期检查和保养，确保设备能够正常运行。
以上是热管换热器操作规程的相关内容，希望每位操作人员都能严格遵守规程，确保设备的安全运行。
(完整word版)热管换热器设计计算及设计说明书
热管换热器设计计算及设计说明书第一章热管及热管换热器的概述热管是一种具有极高导热性能的新型传热元件，它通过在全封闭真空管内的液体的蒸发与凝结来传递热量，它利用毛吸作用等流体原理，起到良好的制冷效果。
具有极高的导热性、良好的等温性、冷热两侧的传热面积可任意改变、可远距离传热、温度可控制等特点。
将热管散热器的基板与晶闸管等大功率电力电子器件的管芯紧密接触，可直接将管芯的热量快速导出。
热管传热技术于六十年代初期由美国的科学家发明[1］,它是利用封闭工作腔内工质的相变循环进行热量传输，因而具有传输热量大及传输效率高等特点。
随着热管制造成本的降低，尤其是九十年代前后随着水碳钢热管相容性问题的解决，热管凭借其巨大的传热能力，被广泛应用于石油、化工、食品、造纸、冶金等领域的余热回收系统中.热管气—气换热器是最能体现热管优越性的热管换热器产品，它正在逐步取代传统的管壳式换热器。
热管气-气换热器是目前应用最广泛的一种气—气换热器.我国的能源短缺问题日趋严重，节能已被提到了重要的议事日程。
大量的工业锅炉和各种窑炉、加热炉所排放的高温烟气，用热管气—气换热器进行余热回收，所得到的高温空气可用于助燃或干燥,因此应用前景非常广阔。
据有关报道称，我国三分之二的能源被锅炉吞噬，而我国工业锅炉的实际运行效率只有65%左右，工业发达国家的燃煤工业锅炉运行热效率达85％，因此，提高工业锅炉的热效率，节能潜力十分巨大。
如果我国锅炉的热效率能够提高10％，节约的能耗则相当于三峡水库一年的发电量，做好工业锅炉及窑炉的节能工作对节约能源具有十分重要的意义[2~6].利用热管气—气换热器代替传统的管壳式气—气换热器,一方面,能够大大提高预热空气进入炉内的温度，降低烟气温度,从而大大提高锅炉的热效率；另一方面,热管气—气换热器运行压降非常小，有时甚至不需要增加引风机等设备，从而使得运行费用大大降低. 1。
1 热管及其应用热管是一种具有极高导热性能的传热元件，它通过在全封闭真空管内工质的蒸发与凝结来传递热量，具有极高的导热性、良好的等温性、冷热两侧的传热面积可任意改变、可远距离传热、可控制温度等一系列优点。
热管换热器节能的原因
热管换热器节能的原因
热管换热器相比传统换热器具有一些节能优势，具体原因如下：
1.高换热效率：热管换热器采用热管作为换热元件，热管内部充满工作介质，可以实现高效的传热。
由于其内部工作介质的回流和再循环，热管换热器能够以更高的速度实现换热，从而提高了能量利用率。
2.传热距离短：采用热管换热器可以减少传热距离，因为热管可以将热量快速传递到需要的位置，减少了热能传输的损失。
3.少量流体：传统换热器需要较大的流体量来进行换热，而热管换热器只需要很少的流体就能实现高效的换热。
这意味着更少的流体泵送能耗和处理成本。
4.节省能源：由于热管换热器能够以更高的效率进行换热，并且需要较少的流体量，从而可以实现节约能源的效果。
热管换热器具有高效的传热性能，可以减少传热距离、使用少量流体以及节省能源，因此在许多工业和商业应用中被广泛采用以实现节能环保的目的。
换热器培训教程
换热器培训教程一、换热器的概述换热器是一种在不同温度的两种或两种以上流体间实现物料之间热量传递的节能设备。
简单来说，它的作用就是将热量从一种流体传递到另一种流体，以满足工艺需求或实现能源的有效利用。
换热器在工业生产中的应用非常广泛，比如化工、石油、制药、食品、动力等众多领域。
它不仅能够提高能源的利用效率，降低生产成本，还能在一些工艺过程中起到关键的作用，如加热、冷却、冷凝、蒸发等。
二、换热器的类型换热器的种类繁多，常见的有以下几种：1、板式换热器板式换热器由一系列具有一定波纹形状的金属板片叠装而成。
板片之间形成薄矩形通道，通过板片进行热量交换。
它的优点是传热效率高、结构紧凑、占地面积小、重量轻，但也存在密封垫片容易老化、工作压力和温度受限等缺点。
2、管壳式换热器管壳式换热器由壳体、管束、管板、封头、折流挡板等组成。
一种流体在管内流动，另一种流体在壳程内流动，通过管壁进行热量交换。
这种换热器结构坚固、可靠性高、适应性强，能承受高温高压，但传热效率相对较低，占地面积较大。
3、螺旋板式换热器螺旋板式换热器由两张平行的金属板卷制而成，形成了两个螺旋形通道。
冷热流体在通道内逆向流动进行换热。
它的优点是结构紧凑、传热效率高，但制造难度较大，维修不太方便。
4、热管换热器热管换热器利用热管内工质的蒸发和冷凝来传递热量。
热管具有极高的导热性能，能够在很小的温差下传递大量的热量。
这种换热器具有传热效率高、结构简单等优点，但成本相对较高。
5、空气冷却器空气冷却器是以空气作为冷却介质，使高温流体得到冷却。
它常用于石油化工等领域中对高温气体的冷却，具有节水、节能等优点。
三、换热器的工作原理无论哪种类型的换热器，其工作原理都是基于热量传递的三种基本方式：热传导、热对流和热辐射。
热传导是指由于物体内部或物体之间存在温度差，使得热量从高温处向低温处传递的现象。
在换热器中，通过固体壁面（如管壁、板壁等）的传热就属于热传导。
热对流是指由于流体的宏观运动，使得流体各部分之间发生相对位移，冷热流体相互掺混所引起的热量传递过程。
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• 1944年，美国通用发动机公司，R.S Gaugler首先提出 热管设想及概念。用于冷冻装置专利。
• 1963年，Los Alamos国家实验室的G.M.Grover独立发 明类似传热元件，并付诸实践，测试、64年发表论文 正式命“Heat Pipe”。证明了其“超导热性”。实验 为5200W不锈钢——钠有芯热管。
图2.1 热管示意图 1—管壳；2—管芯；3—蒸汽腔；4—和冷凝段 三部分。
热管的管壳是受压部件，要求由高导热率、耐压、耐热应力的材料制 造。在材料的选择上必须考虑到热管在长期运行中管壳无腐蚀，工质与 管壳不发生化学反应，不产生气体。
管壳材料有多种，以不锈钢、铜、铝、镍等较多，也可用贵重金属铌、 钽或玻璃、陶瓷等。管壳的作用是将热管的工作部分封闭起来，在热端 和冷端接受和放出热量，并承受管内外压力不等时所产生的压力差。
• 1990年后热管在理论、实验、结构、应用等方面长足 发展，尤其今天，节能减排中发挥巨大作用。
• 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、环路热管的建模；4、热虹吸管；5、热管的基 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、热管的工业应用。
热管——简单讲，以真空相变原理工作的一种极其 高效的传热元件
实验对 比
热管的研究背景
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。
• 我国的热管技术工业化应用的开发研究发展迅速，学术交流 活动也十分活跃。 1983年哈尔滨第一届全国热管会议直到 2010年深圳第十二届全国热管会议，推动我国热管事业发展。
• 热管骗子例子
1. 3 吉林大学（原吉林工大）研究进展
• 1983年开始研究，参加第一届热管会议，东北热管协 会理事单位。
• 汽车热管采暖装置 • 热管式锅炉节能消烟装置 • 硫酸工业热管换热器 • 内燃机排气蒸发喷射节能装置 • 热管式可控硅散热器研究 • 热管热风炉 • 平板及多槽道微热管研究 • 真空相变供热装置及系统 • 热管锅炉及真空相变锅炉 • 异形分离式热管研究
2 热管工作原理
2.1 热管的组成（典型热管）管壳、吸液芯、工质
• 1965年，美Cotter首次提出较完整的热管理论
• 1967年， Los Alamos国家实验室将一不锈钢——水热 管放入人造卫星，空间零重力传热试验成功。从此 ， 各国科学家纷纷研究，热管技术大发展。
• 1969年，日本、前苏联发明不同种类热管，如可变导 热管，旋转热管等。
• 1970年，美国出现商品热管。空间到地面，开始应用。 最著名：阿拉斯加输油管线支撑，112000根氨热管， 9——23米，保证永冻土。
• 从论文来看，环路热管、脉动热管和特殊热管等仍然 是当今热管研究的热点，热管的结构和工质改进等仍 是提高热管性能和适用性的重要议题。
1. 2 中国情况
• 1970年后，热管性能研究。空间飞行器、高温热管及可控硅 散热方面应用研究。 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。
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。
热管的相当导热系数可达105 W/m•℃的数量级．为一般金 属材料的数百倍乃至上千倍。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。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。
卫星传热例子
1 热管技术回顾（发展史）
热管的管芯是一种紧贴管壳内壁的毛细结构， 通常用多层金属丝网或纤维、布等以衬里形式 紧贴内壁以减小接触热阻，衬里也可由多孔陶 瓷或烧结金属构成。如右图所示为几种不同的 管芯的结果示意图
热管的工作液要有较高的汽化潜热、导热系数，合适的饱和压力及沸 点，较低的粘度及良好的稳定性。工作液体还应有较大的表面张力和 润湿毛细结构的能力，使毛细结构能对工作液作用并产生必须的毛细 力。工作液还不能对毛细结构和管壁产生溶解作用，否则被溶解的物 质将积累在蒸发段破坏毛细结构。
• 1980年后，热管研究重点转向节能及能源利用领域。相继开 发了气气式热管换热器、热管余热锅炉、高温热管蒸汽发生 器、高温热管热风炉等。从1987到1991年．我国先后在四川、 福建、北京、浙江、河北等地8台130t／h以上电站锅炉上应 用了大型热管换热器，回收烟气余热加热锅炉鼓风空气。
• 1990年后，碳钢——水两相闭式热虹吸管研究走在世界前列。 热管研究及应用领域不断拓宽，航天、化工、动力、冶金、 建筑、食品等几乎各个领域。
• 1974年后，热管换热器应用于节能及新能源开发，美、 日领先。
• 1980年，美Q-Dot公司热管余热锅炉，日帝人公司锅 炉给水预热器，然后回转式、分离式等新结构出现， 日趋大型化及工业化。
• 1984年，Cotter 微型热管理论。出现毛细泵热管、回 路热管等应用航天及电子工业。长距离挠性热管等应 用特殊场合。