热管换热器工作原理
热管工作原理示意图
热管工作原理示意图热管技术是1963年美国洛斯阿拉莫斯(Los Alamos)国家实验室的乔治格罗佛(George 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。
目录基本简介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。
现在常见于cpu的散热器上。
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。
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。
十三种类型换热器结构原理及特点（图文并茂）
十三种类型换热器结构原理及特点（图文并茂）一、板式换热器的构造原理、特点：板式换热器由高效传热波纹板片及框架组成。
板片由螺栓夹紧在固定压紧板及活动压紧板之间，在换热器内部就构成了许多流道，板与板之间用橡胶密封。
压紧板上有本设备与外部连接的接管。
板片用优质耐腐蚀金属薄板压制而成，四角冲有供介质进出的角孔，上下有挂孔。
人字形波纹能增加对流体的扰动，使流体在低速下能达到湍流状态，获得高的传热效果。
并采用特殊结构，保证两种流体介质不会串漏。
板式换热器结构图二、螺旋板式换热器的构造原理、特点：螺旋板式换热器是一种高效换热器设备,适用汽－汽、汽－液、液－液，对液传热。
它适用于化学、石油、溶剂、医药、食品、轻工、纺织、冶金、轧钢、焦化等行业。
结构形式可分为不可拆式（Ⅰ型）螺旋板式及可拆式（Ⅱ型、Ⅲ型）螺旋板式换热器。
螺旋板式换热器结构图三、列管式换热器的构造原理、特点：列管式换热器（又名列管式冷凝器），按材质分为碳钢列管式换热器，不锈钢列管式换热器和碳钢与不锈钢混合列管式换热器三种，按形式分为固定管板式、浮头式、U型管式换热器，按结构分为单管程、双管程和多管程，传热面积1～500m2，可根据用户需要定制。
列管式换热器结构图四、管壳式换热器的构造原理、特点：管壳式换热器是进行热交换操作的通用工艺设备。
广泛应用于化工、石油、石油化工、电力、轻工、冶金、原子能、造船、航空、供热等工业部门中。
特别是在石油炼制和化学加工装置中，占有极其重要的地位。
换热器的型式。
管壳式换热器结构图五、容积式换热器的构造原理、特点：钢衬铜热交换器比不锈钢热交换器经济，并且技术上有保证。
它利用了钢的强度和铜的耐腐蚀性，即保证热交换器能承受一定工作压力，又使热交换器出水质量好。
钢壳内衬铜的厚度一般为1.0mm。
钢衬铜热交换器必须防止在罐内形成部分真空，因此产品出厂时均设有防真空阀。
此阀除非定期检修是绝对不能取消的。
部分真空的形成原因可能是排出不当，低水位时从热交换器，或者排水系统不良。
2024年换热器培训教程
换热器培训教程一、引言换热器是工业生产过程中重要的热能交换设备，广泛应用于石油、化工、制药、食品、电力等领域。
换热器的设计、制造、安装和维护对企业的生产效率和经济效益具有重要影响。
为了提高换热器操作人员的技术水平，本教程将详细介绍换热器的工作原理、类型、选型、维护等方面的知识，帮助学员更好地理解和掌握换热器的操作技能。
二、换热器的工作原理换热器是利用两种不同温度的流体之间的热量交换来实现热量传递的设备。
其工作原理是利用流体的温差作为驱动力，通过传热表面的热量传递，使高温流体降温，低温流体升温。
换热器主要由壳体、管束、管板、法兰等组成。
流体在管内流动，通过管壁与壳程流体进行热量交换，完成热能的传递。
三、换热器的类型及选型1.管壳式换热器：管壳式换热器是应用最广泛的一种换热器，由壳体、管束、管板、法兰等组成。
根据管程和壳程的流体流动方式，可分为顺流、逆流、错流等形式。
2.板式换热器：板式换热器由一系列波纹形板片组成，板片之间形成流道，流体在板片间流动进行热量交换。
板式换热器具有传热效率高、占地面积小、清洗方便等优点。
3.空气冷却器：空气冷却器是利用空气作为冷却介质，对流体进行冷却的设备。
其主要由散热器、风机、电机等组成。
空气冷却器适用于高温、高压、腐蚀性等特殊工况。
4.螺旋板式换热器：螺旋板式换热器由两张波纹形板片相互缠绕而成，形成一系列螺旋形流道。
流体在螺旋形流道内流动，实现热量交换。
螺旋板式换热器具有结构紧凑、传热效率高等优点。
5.热管换热器：热管换热器利用热管技术，将热源和热汇之间的热量传递。
热管内部充满工作介质，在热源处蒸发，在热汇处凝结，实现热量传递。
热管换热器具有传热效率高、等温性好等优点。
1.流体的性质：包括流体的温度、压力、流量、粘度、密度等。
2.工艺要求：包括换热器的传热效率、压降、结构形式等。
3.设备成本：包括换热器的制造成本、安装成本、运行成本等。
4.使用寿命：换热器的材料、制造工艺、维护保养等。
热管换热器的工作原理
热管换热器的工作原理热管换热器是一种利用液体和蒸汽的相变过程来传递热量的设备。
它主要由热管、冷凝器和蒸发器组成。
热管是热管换热器的核心部件，通常由内部镶嵌有多个鳍片的金属管组成。
热管内填充有一种称为工作介质的特殊液体，通常为蒸发液体。
热管的两端分别连接一个冷凝器和一个蒸发器。
工作原理如下：1. 脉动蒸发：当热管的蒸发器端加热时，工作介质在蒸发器内迅速汽化。
汽化的工作介质变成蒸汽，并迅速上升到热管的冷凝器端。
2. 相变传热：在冷凝器端，蒸汽与冷凝器内的冷凝介质接触，传热给冷凝介质。
蒸汽在冷凝器内冷却，并逐渐凝结成液体。
3. 导热返回：在冷凝成液体后，冷凝介质流入热管的蒸发器端，通过鳍片的导热作用，将热量传递给蒸发器。
4. 重复循环：液体工作介质在蒸发器中再次汽化，蒸汽上升到冷凝器端再次冷凝，循环往复。
热管换热器的工作原理可基于两个基本原理来解释。
第一个是相变传热原理。
当液体在蒸发器内蒸发时，蒸汽所需的潜热可以从周围环境吸收，从而降低周围环境的温度。
相对应的，在冷凝器端，蒸汽释放出潜热，将热量传递给冷凝介质。
由于相变过程的热传导非常高效，所以热管换热器的热传输效率很高。
第二个原理是液体的循环工作原理。
热管内的工作介质在蒸发器端蒸发成蒸汽后，蒸汽的上升作用和重力的配合使得液体循环并将蒸汽带到冷凝器端。
液体在冷凝器端冷却凝结后，由于重力作用，液体流回蒸发器，再次蒸发成蒸汽，循环往复完成热量的传递。
热管换热器的工作原理使其具有以下优点：1. 高热传输效率：利用相变传热和液体循环工作原理，热管换热器的热传输效率高于传统的热交换器。
2. 快速响应：由于热管内的蒸汽和液体循环快速，热管换热器能够在很短的时间内响应温度的变化。
3. 节省空间：由于热管换热器可以实现高热传输效率，所以相同换热功率的热管换热器相对较小，占用的空间较少。
4. 不需要外部电源：热管换热器的工作原理不依赖于外部电源，因此可以在没有电力供应的环境下运行。
热管及热管换热器
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。
*热流方向可逆性——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做为蒸发段，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。
*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
热管内质量流、压力和温度分布
热管液汽分界面的形状
（a）管起动前的液—汽交界面 （b）热管工作时的液—汽交界面 （c）吸液芯内液—汽界面参数
热管工作过程动画
注意：热管中的水会
因为内部低压而在100℃ 以下就沸腾蒸发。
热量散失
水蒸汽流 水蒸汽冷凝
热量输入 液态水蒸发 液体由于重力 或吸附力回流
4 两相闭式热虹吸管——重力热管、热虹吸管
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。
2.2 热管的三个区段的划分 * 根据热管外部热交换情况分：加热段、绝热段、冷却段 * 根据热管内部工质传热传质情况分：蒸发段、绝热段、冷 凝段
7 总结热管的重要特点
*高导热性——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，不可能违反热 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。
干熄焦热管换热器的应用
干熄焦热管换热器的应用摘要：伴随着干熄焦技术的不断革新和发展，热管换热器也逐渐被应用在干熄焦系统之中。
干熄焦设备国产化率的提升，也使得在干熄焦设备中作用为循环气体二次降温的热管换热器提升了操作能力，降低了使用成本，工艺水平也得到稳定。
本篇文章将对热管换热器在干熄焦系统的应用展开相关的研究与探讨，并对应用环节中存有的问题进行分析和提出解决策略。
关键词：干熄焦；热管换热器；应用一、热管换热器的原理干熄焦热管换热器通常所应用的是气—液热管换热器，根据一定的行列间距值，将热管成束的安放在密闭框架壳体中，按照热辐射的原理在中部安插隔板，进行对循环气体中的余热的加热段回收以及通过热传导加热除氧，隔开水的散热端，这便是热管换热器的结构原理。
热管的一边受到热管内部的介质进行汽化，汽化后形成的蒸汽受到密度和热管自身的倾斜角度（倾斜角度为15°）问题，向另一边进行流动，蒸汽在除氧气给水遇冷下凝结并散热，散发热能，冷凝液受到密度和作用的影响出现回流。
接着受热进行汽化，按此步骤不断循环把热量从加热区运输到散热区。
热管的介质受到生产厂家的影响，各不相同。
主要组成成分为蒸馏水、防腐剂以及氢化剂等。
二、热管换热器的作用热管换热器要设置在干熄炉之前，当循环风进入到热管换热器之后，热管可以在进行吸收换热的同时使进入干熄炉的冷却焦炭温度降低，排焦温度也会在这个过程中一同降低，这也为接下来的工序进行奠定了基础。
热管由于磨损、腐蚀以及超温等情况出现泄漏，这属于单根热管失效，并不会产生冷热流体的混杂问题。
可以通过设置蒸发段和冷凝段的传热面积、吸收腐蚀性的烟气余热来对热管管壁的温度进行调节，让热管尽量避开腐蚀地方。
它自身具备的特殊传热性、可调整管壁温，降低了露点腐蚀情况的出现的概率。
三、应用热管换热器的优点（一）避免出现窜漏问题给水预热器应用的是水走管内、烟走管外的模式。
如果管道出现穿孔，管内冷却水将会发生泄漏，导致停炉。
但是在热管换热器的中间使用隔板对烟气和冷却水进行隔离后，当发生热管穿孔现象时，会产生管道内少部分的工质泄漏，冷却水内不会掺入人烟气，不会影响正常的生产工作进行。
(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。