浅议热管技术及其在热能工程中的应用参考文本
热管技术在热能工程中的应用分析
热管技术在热能工程中的应用分析发布时间：2021-06-29T10:50:57.633Z 来源：《基层建设》2021年第9期作者：刘学飞[导读] 摘要：随着我国经济的日益繁荣，我国的科学技术水平也在不断地向高水平迈进，这就带动了热管工艺在热能利用领域也获得了广泛的应用。
河南省济源市身份证号码：21072519740328XXXX摘要：随着我国经济的日益繁荣，我国的科学技术水平也在不断地向高水平迈进，这就带动了热管工艺在热能利用领域也获得了广泛的应用。
现阶段，热管技术在热工程领域的重视程度不断提高。
同时，由于热管具有较强的导热特性，其热能也相当大，所以被越来越广泛的使用。
笔者着重对热管技术的优点和工作原理进行了深入的分析，同时，本文也对热管技术在热能领域做了一个概论的说明。
关键词：热管工艺；性能特征；工作原理；热能产业引言：热管材料具有优良的导热性能，因此其在介质间的传热效率很高。
同时由于热管在导热过程中不太可能造成大量的热量损失，因此在工程领域被称为导电超水平导热材料。
热管具有较强的传热能力。
从其在当今时代的应用领域来看，热管材料已经成为各种建筑工程中最常用的导热材料。
其广泛应用的重要原因是其具有有效使用周期长、传热系数高、稳定性高的特点，因此逐渐在各种热工工程中得到广泛应用。
1热管的组成成分和基本原理1.1 热管的组成成分常用的热管主要包括主体、内腔和毛细管结构三部分。
热管真空提取是一个封闭的系统，主要部分是一个封闭的金属管道，由不锈钢、碳钢及其他金属，有少量的气体或液体和毛细结构的内部空腔，和金属管道中的气体和碎片不能包含在它。
1.2 热管的工作原理从热管的组成我们知道，热管的一端是蒸发段，一端是冷凝段，中间是绝热段。
当热管的蒸发段受到外界热量的作用时，蒸发段内的压力会迅速增大，毛细管物质中的液体通过蒸发流向冷凝段。
冷凝段放出热量，将蒸汽冷却并冷凝成液体，液体随毛细管物质返回到蒸发段。
如果你一直这样做，热量会从一端传到另一端。
关于热管技术在热能工程中的应用
关于热管技术在热能工程中的应用摘要：热管的应用越来越广泛，热管技术也受到越来越多的人们重视热管技术发展到现在，在热能工程中取得了很大的成效并与热能工程技术相互促使彼此不断发展本文将对热管技术的基础知识及其在热能工程中的应用作出介绍，以望能对热管技术及热能工程的研究者有所帮助。
关键词：热管技术；热能工程；应用1热管简析1.1热管的基本结构热管有三个主要组成部分管壳、吸液管（管芯）、与液体管壳一半采用不锈钢、铜、碳钢等金属材料作为主要材料热管是一种封闭式结构，能够承受极大压力吸液管紧贴管壁，通常由孔多毛细的结构材料构成工作液体存在于热管的内部空腔，是工作状态卜传递热量的介质工作液体一般有甲醇、丙醇、水、氨等，不包括管内可能存在的空气或者其他杂物工作液体在工作时处于液体与气体两种状态，一般在热管处于真空状态时被填充进去。
1.2热管的工作原理根据热管的状况可分为三个工作段：蒸发、冷凝、绝热在工作时外部的热量致使蒸发段和内部的液体温度升高继而蒸发，此时蒸发段的气压会迅速升高，当气压升高到饱和蒸发压时热量将会通过潜热的形式传递给蒸汽在这个工作过程中，由于蒸发段的饱和蒸汽压不断的升高，导致冷凝段的气压远低于蒸汽段的气压，这时蒸汽就会从蒸汽通道流向冷凝段，继而在冷凝段发生冷凝放出潜热放出的潜热会通过吸液管与热管管壁将热量传递至管外，如此一来就完成了无外力作用的热传统过程液体释放完热量后将会沿吸液管回流，最终返回到蒸发段，再继续进行卜一次的热传递在这个过程不断反复卜热量将不断的从蒸发段传递至冷凝段在这个过程中，绝热段将起到三点作用：为流动液体提供通道；将冷凝段与蒸发段完全区隔开；确保热管热量失散到外界绝热段的这三点作用有效地保证了热量的传递。
1.3热管技术的特点热管技术与常规换热技术相比具有以卜特点：1.3.1传热效率高热管式热转换器的传热单元，导热性强热管与铜、铝、银等金属相比，同重量状态卜能够多传递几个数量级的热量并且热管换热器的效率一般都在80%以上，能够有效利用形式多样、数量巨大的地热能、太阳能、工业废热等进行能源的回收。
工程热力学热管技术在热力循环中的应用
工程热力学热管技术在热力循环中的应用工程热力学热管技术是一种基于传热、传质、传动和传感的研究方法和工程应用技术。
它利用液体在热管内循环流动的特性，实现热的传递、驱动和控制。
热管技术广泛应用于工业生产中，特别是在热力循环中，具有诸多优势。
本文将以几个方面来介绍工程热力学热管技术在热力循环中的应用。
一、热管在热力循环中的原理热力循环是一种能量转换过程，通过热源使工质的温度和热量变化，从而实现能量转换。
而热管作为热力循环中的一个重要组成部分，起到传热、传质和传动的作用。
热管的基本结构由内外两层金属管壳组成，内层为蒸发段，外层为冷凝段。
其中，内层充满工质，通过蒸发和冷凝循环流动，实现热的传递；外层则起到隔热的作用，保证热管的热效率。
当热管的一端受到热源的加热，蒸发段内的工质蒸发成气态向另一端的冷凝段传递热量，在冷凝段被冷却介质吸收热量并变为液态，然后再次返回蒸发段进行循环。
二、热管在热力循环中的应用1. 热管在核电厂中的应用热管技术在核电厂中具有广泛的应用前景。
核电厂需要对核反应堆进行冷却，而传统的冷却方式有许多问题，如过热、不均匀、温度梯度大等。
而利用热管技术可以解决这些问题，提高核电厂的安全性和效率。
2. 热管在太阳能热能利用中的应用太阳能热能是一种绿色、清洁的能源，利用太阳能进行热能转换可以有效减少能源消耗和环境污染。
而热管技术可以提高太阳能的热能利用效率，将太阳能转化为实用的热能，广泛应用于太阳能热水器、太阳能空调等领域。
3. 热管在航空航天中的应用热管技术在航空航天领域中有着重要的应用价值。
在宇宙空间中，传统的传导和对流传热方式受到限制，而热管技术可以通过液体流动的方式实现热量的传输和均衡，提高航空航天器的散热效果，保证设备的正常运行。
4. 热管在工业生产中的应用热管技术在工业生产中有着广泛的应用。
例如，在钢铁冶炼过程中，热管技术可以用于冷凝和回收高温废气中的热能，提高能源利用效率。
此外，在工业热处理、电子设备制造等领域，热管技术也可以用于温度控制和热能回收。
热管技术在热能工程中的应用
浅谈热管技术在热能工程中的应用摘要：热管技术越来越得到人们的重视,热管的应用也日益广泛。
本文首先介绍了热管的基本组成及工作原理，然后分析了热管在热能工程中应用的技术关键，最后阐述了热管技术在热能工程中的应用。
关键词：热管技术；热能工程；应用中图分类号：k826.16 文献标识码：a 文章编号：热管是一种能快速将热能从一点传至另一点的装置，由于它具有超常的热传导能力，而且几乎没有热损耗，因此它被称作传热超导体，其导热系数为铜的数千倍。
热管是一种新型的高效传热元件，最早应用于航天领域，由于其具有极好的传热性能、结构简单、工作可靠、使用寿命长等优点，被迅速推广应用于电子电器、机械设备的冷却等方面。
近 10 多年来热管技术在在热能工程中的应用受到特别重视。
1 热管的基本组成及工作原理1.1 热管的基本组成热管是由管壳、管芯(或称吸液管)和工作液体三部分组成。
管壳是由碳钢、不锈钢、铜等金属材料制造的能承受一定压力的完全密闭的管状容器，内部空腔具有较高的原始真空度。
管芯是紧贴管壁的由毛细多孔结构材料制成，它一般为金属丝网或烧结的金属粉末。
工业用热管也有采用槽道吸液结构或丝网与槽道复合结构。
工作液体是热管工作时传递热量的工作介质，一般有水、氨、甲醇、丙酮、r-21、r-113等，其中水的工作范围为45~210℃。
工作液在热管内呈气态和液态两种工作状态，它是在热管处于真空状态下被充入，并填满毛细材料中的微孔，然后予以密封的。
1.2 热管的工作原理如果将热管的一端加热，另一端冷却，中间一段用某种材料绝热起来，此时，管内将开始两相传热过程。
由于蒸发段被加热而工质蒸发，此时所输入的热量作为蒸发潜热被吸收；又由于热管内预先进行了除气处理(抽真空)，所以充装的工质(液体)容易发生沸腾，蒸发段和冷凝段(热管的两端)存在温差，因而产生压差(蒸气)，蒸气乃从蒸发段流向冷凝段。
因为热管内的蒸气是在其温度下的饱和蒸气，所以由于冷却，在冷凝段的蒸气容易凝结并放出潜热，而还原成液体。
浅谈热管技术在热能工程中的应用
浅谈热管技术在热能工程中的应用热管是由管壳、管芯（或称吸液管）和工作液体三部分组成。
管壳是由碳钢、不锈钢、铜等金属材料制造的能承受一定压力的完全密闭的管状容器内部空腔具有较高的原始真空度。
管芯是紧贴管壁的由毛细多孔结构材料制成它一般为金属丝网或烧结的金属粉末。
工业用热管也有采用槽道吸液结构或丝网与槽道复合结构。
工作液体是热管工作时传递热量的工作介质一般有水、氨、甲醇、丙酮、R-21、R-113等，其中水的工作范围为45~210℃。
工作液在热管内呈气态和液态两种工作状态它是在热管处于真空状态下被充入并填满毛细材料中的微孔然后予以密封的。
2 热管的工作原理热管一端为蒸发段中间一段为绝热段（即与外界无热交换），另一端为冷凝段。
当蒸发段受热时毛细材料中的液体蒸发产生蒸汽流向另一端冷凝段。
冷凝端由于放热冷却使蒸汽又凝结成液体，液体再沿毛细多孔材料流回蒸发段，如此不断循环将热量从一端传到另一端。
从热管内部的工作过程来看也对应分成三个工作段即汽化段、输运段和放热凝结段。
利用这种原理工作的热管称为毛细管式热管。
另有一种重力式热管又称为两相热虹吸管，重力热管是热能工程中应用最广泛的一种热管。
它可以不用管芯，而是利用凝结段液态工质自身重力沿热管内壁下流到蒸发段（汽化段）。
3 热管技术在热能工程的应用3.1用高温热管蒸汽发生器取代余热锅炉在小氮肥生产中余热回收利用。
3.1.1小氮肥厂生产中用高温热管蒸汽发生器能克服常规余热锅炉的缺点。
氮肥厂造气工艺均以焦炭为原料在煤气发生炉中以富氧空气加水蒸气为气化剂，连续产生750~950℃的高温半水煤气，经过热交换器使半水煤气的温度降至250℃以下，进入后续工艺。
如何利用煤气工段高温半水煤气的余热是节约能源、降低氮肥成本的关键。
常规的方法是采用余热锅炉，煤气走管程，水、汽走壳程，只能产生0.3MPa以下的低压蒸汽，无法满足后续工艺中使用的蒸汽，同时，由于半水煤气成份复杂，含有大量的水蒸气、CO、CO2、N2、H2、O2、CH4及少量的H2S且温度高、含尘量大、飞灰粒度大，易造成换热器的磨损、腐蚀，再加上热应力也容易引起管板和管子的损坏，这些都将严重影响生产和安全。
浅谈热管技术在热能工程中的运用
用。现 阶段 ， 热能工程领域对热管工 艺的关注水平不断提 高， 同时， 因为热管具有很强的导热特征 ， 其本 身所发 出的热能也相 当多， 所 以其越发获得
服役周期长 久 、 传热 系数 高 、 稳定性高 等特征 ， 所 以其逐步 在各项热 能 程 中受到广泛的运用 。 正是 由于热管工艺 的大力 普及 ， 其亦获得 了快速 的发展 ， 特别 是在
类问题 获取完善的解决 ， 达到了工业废热的 回收利用。
３热管工艺在 热能领域 中的运用 ３ ． １热管工艺在废热收集 中的运用 当今时期 ， 热管工 艺在废热收集环节 中的运用空问愈趋宽阔 ， 如此 能够抑制能量 损失 的问题 出现 ， 最大程度消除能源损失。比如在纺织 ＿ １ Ｉ
热量， 从而使能量得 以重复再利用 ， 在很 大程度上 降低了成本投 入 ， 扼
制了能源损失现象 出现。 ３ ． ２热管工艺在锅炉装置运行 中的运 用
热管一 艺重点是依靠换热部件来实现热量转移 ，其传热装置 的运
作机理是把热力管道 内的热量经过蒸发过程和冷凝过程 ，而后再实 施
能够确保热力能量 由预热部件传送到散热部件。 倘若把 热管垂 直放置 ， 将其加热部件置 于底层 ， 把冷 却部件置于顶 层， 此 种状态下并不需要作为装置 中维 系部件 的管芯施予推动力 ， 其液
较为简便 ， 而Ｅ ｌ 废热收集的速度 比较快 ， 给纺织ｒ Ｌ 业业收集 了大批富裕
热能领域 中的运用 更是 广泛。 由此给热能利用工程 的健康 型发展创造
了有 力 的 条 件 。
热管技术及其工程应用
147～350 147～300 150～395 147～300 250～650
400～1 ,000 400～1 ,100 500～1 ,200 1 ,000～1 ,800 1 ,800～2 ,300
相容壳体材料
铝 、不锈钢 、低碳钢 铝 、铁
很多 ,如玻璃窑炉的烟气温度可达 500 ℃、大 型水泥窑尾废气温度一般在 900 ℃～1 ,000 ℃ 左右 、生产陶瓷的隧道窑排气温度也有高达 400 ℃,其中都含有大量余热 ,均可以用热管 回收加以利用 ,在节能领域也是相当有效的 措施.
(3) 深冷手术 深冷手术是在低于 - 60 ℃的温度下治疗 粘膜炎症的适宜方法 ,利用的是焦耳 ———汤 姆逊效应. 因具有无痛感 、不出血 、治疗时间 短等优点而广泛应用于临床. 关于深冷探针 用热管的研究 ,开始是由美国空军飞行动力 学研究所着手研究的 ,然后由美国利特公司 和修斯公司共同研制出来的 ,图 7 为深冷探
图 5 利用地热的热管融雪系统示意图
由于热管的导热率很高 ,可从地热低温热源 中取出热量加热公路表面. 这种系统利用的 是天然热源 ,具有不需能量成本 、不需维修等 优点. 同时 ,由于是低温差传热系统 ,铺路材 料中的热应力小 ,不易产生混凝土裂纹. 再 者 ,由于这一系统是由独立工作的多根热管 组成 ,因此 ,即便有一些热管损坏 ,也不致影 响整个系统. 此外 ,当由于太阳照射 ,公路表 面吸热而升温 ,其温度高于土壤温度时 ,热管 因单向导热性而停止传热 ,处于不工作状态.
物理与工程 Vol. 12 No . 3 2002
较为满意. 而对于大系统深穿透问题 ,算出的 结果往往偏低. 对于大系统 ,其他数值方法往 往很适应 ,能算出较好的结果. 因此 ,已有人将 数值方法与蒙特卡罗方法联合起来使用 ,克服 这种局限性 ,取得了一定的效果.
浅论热能工程中热管技术的运用
浅论热能工程中热管技术的运用摘要：热管具有超常的热传导能力，并且热损耗相对较小。
所以，其被称为传热超导体。
随着热管技术的发展，其传热性能，寿命长等特点使其在热能工程中的运用受到重视。
基于此，本文就从热能工程中热管技术的运用展开分析。
关键词：热能工程；热管技术；运用1、热管的工作原理热管共有蒸发段、绝热段、冷凝段三个基本的工作段结构，其中位于两端部分的分别是蒸发段和冷凝段，位于中间部分的是绝热段。
当热管蒸发段的一端发生受热作用时，在毛细材料中就会产生液体蒸发的物理效果，并且蒸汽流会向冷凝段的一端移动，在冷凝段的一端由于受到冷却的物理作用蒸汽流又会重新凝结成液体，然后再一次的向蒸发段的一端移动，如此的循环反复移动，热量就会在蒸发段和冷凝段两端互相传播。
通常这有着这样工作原理的热管也被叫做毛细管式热管，还有一种是不使用管芯，其工作方式只是通过凝结段液态工质的媒介，利用自身重力的作用实现两端的移动，这样的热管叫做重力式热管。
2、热管技术的特点2.1较好的安全性热管换热器的实现方式是二次间壁换热的，在工作过程中基本上没有机械障碍的情况出现，而且在实际的工作中，蒸发段与冷凝段也不会发生同时受损的情况，因此可以说热管在运行上是有很大的安全性保障的。
2.2可调节的管壁温度在热管的工作过程中，关于管壁的温度不是固定的设定而是可以进行调节的，通过热流变化的方式可以有效实现热管管壁温度的保持，并使其可以在低温度流体的漏点上停留，在热交换中发挥着很大的作用，也很好的推动了设备长期正常的稳定运行。
2.3较高的传热效率在热管的热转换器来说，有着极强的导热性能，与同质量状态条件下的铜、银等金属比较，可以实现更多的数量级热量的有效传递。
同时热管的热转换器还有一个超出80%的传热效率，可以实现多种不同形式的有效利用，并且能够应用在太阳能等能源的回收领域。
3、热管技术在热能工程中的运用3.1热管技术在航空航天上的运用在航空航天工业中，各类航天器都面临着一个共同的难题，那就是航天器正对着太阳的部位温度特别高，而背对太阳的一侧温度又特别低，由于无法通过空气的对流完成气温的调节，因此这就导致两部分的温差高达300多摄氏度。
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浅议热管技术及其在热能工程中的应用参考文本
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某某管理中心
XX年XX月
浅议热管技术及其在热能工程中的应用
参考文本
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热管技术现在运用的越来越频繁，本文对热管的基本
组成，热管的工作原理，以及热管的分类和热管在应用的
过程中，所要解决的技术关键做了详细的分析，并且对热
管技术在热能工程的应用进行了分析和研究，给以后的热
管研究提供了参考。
随着科学技术的发展越来越快，热能工程的发展也是
与日俱进，热管技术也投入到了应用。
热管的导热系数非
常高，是铝、银等金属的上千倍。
如果使用热管技术，热
管的截面非常的小，并且不需要加入任何的动力就可以让
巨大的热能，进行传输。
因此，热管在热能工程的应用越
来越广泛。
热管的组成和原理
1.1.热管的组成
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：
1.1.1.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；
1.1.
2.液体在蒸发段内的（液－－汽）分界面上蒸发；
1.1.3.蒸汽腔内的蒸汽从蒸发段流到冷凝段；
1.1.4.蒸汽在冷凝段内的汽．液分界面上凝结：
1.1.5.热量从（汽－－液）分界面通过吸液芯、液体和管壁传给冷源：
1.1.6.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。
1.2.热管的原理
在加热热管的蒸发段，管芯内的工作液体受热蒸发，并带走热量，该热量为工作液体的蒸发潜热，蒸汽从中心通道流向热管的冷凝段，凝结成液体，同时放出潜热，在毛细力的作用下，液体回流到蒸发段。
这样，就完成了一个闭合循环，从而将大量的热量从加热段传到散热段。
当加热段在下，冷却段在上，热管呈竖直放置时，工作液体的回流靠重力足可满足，无须毛细结构的管芯，这种不具有多孔体管芯的热管被称为热虹吸管。
热虹吸管结
构简单，工程上广泛应用。
热管应用的技术关键
2.1.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。
2.2.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。
2.3.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。
2.4.热流方向的可逆性
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。
2.5.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）。
热管技术在热能工程中的应用
3.1.炼焦炉余热回收工程中的应用一般的情况下，从炼焦炉被释放出来的烟气，温度会非常的高，不进行回收利用，就会造成非常大的浪费。
如果把热管技术运用到炼焦炉，并且安装到烟囱内，这些大量的余热就可以回收利用。
第一个步骤，在热管内，工作介质对于烟囱内的热量进行有效的吸收，并且蒸发成气体，这些气体会传送到凝结段，进行热量的释放后，开始凝结，当能量完全的释放之后，继续变成液态的介质，再一次的流回蒸发段，继续的循环。
通过凝结段的使用，得到的热量，应该进行加热，除去盐水，因为热管传送的热量类型非常多。
所以汽和谁的混合物就会大量的产生，并且沿着上升管在集箱的内部汇进行合，并且在最后都进入汽包实现分离。
3.2.热管用于传送和储存能量用热管传送热量是利用汽化潜热或化学反应将热量从高温流体传向低温流体,这时热管相当于传送管道,但功能和功率都比一般传送管道多,而
且不需要传送泵等设备｡热管用于储存能量,并不是利用热管本身,因热管本身的储热能力很小,而是用热管结构简单的特点和容易设置蓄热材料,如可在热管外面设置蓄热材料,其工作原理为当高温热源充足时,蓄热材料储存一部分热量,而当高温热源不充足或间断时,蓄热材料将储存的热量通过热管传送给低温物体｡
3.3.热管用于控制设备的温度
利用热管的控制性能进行控温的方式,具有结构简单､体积小､性能良好和工作可靠等优点｡它的工作原理是利用变导热管的可调节性能,由于变导热管中的惰性气体随温度的膨胀而改变凝结段换热面积,因而可控制热管内温度,从而也就控制了加热段的温度｡这项技术被广泛应用于卫星､宇宙飞船等设备上,它能使卫星､宇宙飞船各部件之间,甚至整个卫星结构等温化｡
随着传统能源变得越来越少，把热管技术成功的使用在热能工程，不仅仅可以完成热能的合理流动，同时还可以减少大量的能量损失，有效的实现节约资源和能源的目标。
总之,热管技术已深入人们生活的各个领域,从军工到民用,从空间到地面,处处可以见到它的应用,并且不同功能的热管也日趋向纵深方向发展｡
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