热管应用

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热管的结构原理及应用实例

热管的结构原理及应用实例

热管的结构原理及应用实例1. 热管的结构原理热管是一种高效的热传导设备。

它由管壳、薄壁管和工作介质组成。

薄壁管内充满了工作介质,通常是液体。

热管的结构原理基于两种热传导:液体的对流传热和汽化再凝结传热。

下面是热管的结构原理的详细说明:•管壳:热管的外壳,通常由金属材料制成。

它用于保护热管的内部结构,并提供机械支撑。

•薄壁管:薄壁管是热管的核心组件。

它通常由高导热金属材料制成,如铜或铝。

薄壁管内部充满了工作介质。

•工作介质:工作介质是热传导的介质,通常是液体。

热管内部的工作介质根据工作温度范围的不同可以选择不同种类的液体,如水、乙醇或铵盐。

工作介质在热管内部发生汽化和凝结的过程,从而实现热能的传递。

•液体对流传热:当热源加热薄壁管的某一部分时,工作介质在该部分蒸发,蒸汽向更冷的部分运动。

蒸汽在较冷的区域发生冷凝,释放出热量。

这种液体对流传热的循环过程实现了热能的传递。

•汽化再凝结传热:在热管的工作过程中,工作介质在薄壁管内交替发生汽化和凝结过程。

薄壁管的内壁具有很好的热传导性能,从而使得工作介质的汽化和凝结过程更加高效。

2. 热管的应用实例热管作为一种高效的热传导设备,在各个领域得到了广泛的应用。

以下是一些常见的热管应用实例:•电子散热:热管可以应用于电子设备的散热。

在电子设备中,高功率元件会产生大量的热量。

通过将热管与散热器结合使用,可以有效地将热量从元件传递到散热器,并通过散热器的散热表面将热量散发出去,从而实现电子设备的散热。

•空调系统:热管也可以应用于空调系统中的热能传递。

通过将热管放置在蒸发器和冷凝器之间,可以实现制冷剂的传递和热能的传导,从而提高空调系统的效率。

•光电设备:热管可以应用于光电设备的冷却。

在高功率光电设备中,发热是一个常见的问题。

通过将热管与光电设备连接,可以及时地将发热部件的热量传递到冷却系统,从而保证设备的稳定运行。

•太阳能应用:热管可以应用于太阳能集热器中。

在太阳能集热器中,热管将太阳能转化为热能,并通过传导将热能传递到储热系统或热水器中,实现太阳能的利用。

热管的原理及应用实例

热管的原理及应用实例

热管的原理及应用实例1. 热管的原理热管是一种利用毛细作用传递热量的热传输器件。

它主要由一个密封的金属管内部充填着工作流体组成。

热管的原理可以简要概括为以下几个步骤:•蒸发段:热管的工作流体在蒸发段受热变成蒸汽,并且吸热带走热量。

•对流段:蒸汽在对流段中传递到冷凝段,同时冷凝为液体,并且释放出吸收的热量。

•冷凝段:冷凝的工作流体液体通过毛细作用返回到蒸发段,完成循环。

热管通过不断的汽化和冷凝过程,实现了高效率的热传输。

它具有以下一些特点:•高传热效率:热管能够实现高效率的热传输,因为工作流体在蒸发和冷凝过程中,具有高传热系数的特点。

•无需外部动力:热管是靠毛细作用来实现液体循环,无需外部动力,因此具有较低的功耗。

•温度均匀性:热管可以实现温度均匀分布,适用于对温度要求较高的应用场景。

•避免热应力:热管的高传热效率可以避免在恶劣工况下产生热应力造成的热破坏。

2. 热管的应用实例热管作为一种高效的热传输器件,已经在多个领域得到了广泛的应用。

以下是几个热管应用的实例:2.1 汽车发动机散热系统热管在汽车发动机散热系统中的应用已经成为一种趋势。

热管可以将发动机上产生的热量传递到散热器上,实现高效的散热。

它可以提高发动机的工作效率,延长发动机寿命。

2.2 电子设备散热热管在电子设备散热领域也有着广泛的应用。

例如,在笔记本电脑中,热管可以将电子设备产生的热量传递到散热风扇上,从而保持设备的正常工作温度。

热管可以提高设备的稳定性和寿命。

2.3 太阳能热水器热管在太阳能热水器中的应用也很常见。

热管可以将太阳能板上的热量传递到水箱中,从而实现太阳能的热水供应。

热管具有高效的传热性能,可以提高太阳能热水器的热转换效率。

2.4 空调系统热管在空调系统中的应用也逐渐增多。

热管可以用于室内和室外机之间的热量传递,提高空调系统的能效比。

热管还可以降低室内机的噪音和震动,提高舒适度。

2.5 光伏系统热管在光伏系统中的应用也具有重要意义。

热管原理生活中的应用

热管原理生活中的应用

热管原理生活中的应用1. 热管的基本原理热管是一种利用液体和气体在封闭系统中传递热量的设备。

其基本原理是利用液体在低温端被加热后蒸发成气体,在高温端被冷却后凝结成液体,从而实现热量传递。

热管由内管、外管和工作介质组成,内管内充满工作介质。

2. 热管在电子设备中的应用2.1 CPU散热器热管广泛应用于CPU散热器中。

CPU在工作过程中会产生大量热量,如果不能及时散热,会导致CPU温度过高,影响计算机的性能和稳定性。

热管散热器通过将CPU产生的热量传递到风扇上,并利用风扇的散热效果将热量排出,保持CPU的正常工作温度。

2.2 电子设备散热除了CPU散热器,热管还广泛应用于其他电子设备的散热中。

例如,笔记本电脑中的散热器、手机中的散热模组等都可以利用热管的原理将热量传递到散热器上,实现快速散热,保障设备的正常工作。

3. 热管在能源领域的应用3.1 太阳能热水器太阳能热水器利用太阳能将水加热至一定温度。

在太阳能集热器中,热管被用来将吸收的热量传递到储水箱中,提供热水供应。

热管的高热传导和热量传递效率使得太阳能热水器的热量转换更加高效。

3.2 核反应堆传热系统目前一些核反应堆的传热系统中,也采用了热管的技术。

传统的传热系统使用流体循环进行热量传递,而热管可以直接将热量传递到合适的位置,不需要额外的能量消耗,提高了传热效率和系统可靠性。

4. 热管在航天领域的应用4.1 航天器温度控制航天器在太空中会面临极端的温度变化,需要对温度进行有效控制。

热管可以通过将热量从较热的部分传递到较冷的部分,实现航天器内部温度的均衡。

在航天器的结构中,热管被广泛应用于温控系统,保护航天器内部设备的正常运行。

4.2 空调系统在航天站和宇航器中,也需要进行空调系统的设计。

热管可以作为传热装置,将处于不同温度的空气导入相应的区域,实现温度的均衡。

热管可以减小空调系统的体积和重量,提高系统的效率和可靠性。

5. 热管在新能源领域的应用5.1 电动汽车电池散热系统在电动汽车中,电池产生的热量需要及时散热,否则会影响电池寿命和性能。

热管制冷原理的应用

热管制冷原理的应用

热管制冷原理的应用热管制冷概述热管制冷是一种利用热管的传热和传质特性来实现制冷的技术。

热管是一种热传递器件,由工作介质填充的密封通道组成。

它利用工作介质在管道内的汽化和冷凝过程来完成热量传递。

热管制冷技术以其高效、节能的特点,被广泛应用于航天器、电子设备以及工业制冷等领域。

热管制冷原理热管制冷的原理基于热管运载的工作介质的汽化和冷凝。

当热管的一端加热时,工作介质在热管内汽化成气体,从而产生大量的蒸汽。

蒸汽被压缩到热管的另一端,通过冷凝器将热量传递给外部环境。

冷凝后的工作介质液化成液体,被毛细力或重力送回到加热端,循环往复。

这样循环运行下去,实现了热量的传递和制冷效果。

热管制冷的优势热管制冷技术相比传统的制冷技术具有以下优势:•高效能:热管制冷技术利用工作介质的汽化和冷凝过程进行热量传递,具有很高的传热效率。

•节能环保:热管制冷过程中无需使用机械压缩制冷剂,没有动力设备产生噪音和振动,因此具有低能耗和环保的特点。

•可靠性高:热管制冷技术无机械运动部件,减少了故障发生的可能性,具有很高的可靠性。

•体积小巧:热管结构紧凑,适合小型化应用,可以节约空间。

•适应性广泛:热管制冷技术可适用于各种工况下的制冷需求,并且具有很好的稳定性和温度控制性。

热管制冷的应用领域热管制冷技术已经在许多领域得到了广泛的应用,下面列举了其中的几个典型应用领域:航天器制冷在航天器中,由于外部环境的极端温度条件,需要对设备和宇航员的生活空间进行冷却。

热管制冷技术可以高效地将热量传递给航天器表面,从而实现冷却效果。

而且,由于热管制冷技术的微重力适应能力,使其在航天器中得到了广泛应用,大大提高了航天器的工作效率和可靠性。

电子设备冷却电子设备的工作过程中会产生大量的热量,如果无法及时散热,会导致电子设备的性能下降甚至损坏。

热管制冷技术可以将电子设备内的热量传递给外部环境,实现设备的有效冷却。

与传统冷却技术相比,热管制冷技术可以提供更高的冷却效率和更静音的工作环境。

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。

热管在工业中的应用

热管在工业中的应用

1热管在工业中的应用——使用热管进行余热回收上、下行热管蒸汽发生器上置式热管余热锅炉性能特点应用范围广——适用于气-气(汽),气液或液-液等等多介质间热交换;换热效率高——热管换热器当量传热系数K比列管式换热器要提高5~10倍,换热效率高;流动阻力小——两种介质均在管外流动,流程短且介质流动方向与散热片方向一致,降低了流动阻力;结构简单紧凑——由加肋片的热管制成的换热器结构紧凑,设备体积小,质量轻,节省钢材和安装空间;不易产生露点腐蚀——可通过调节冷热介质间的换热面积比来调节热管表面温度,避免发生露点腐蚀和低温腐蚀;不易结垢、阻塞——设计时可将介质流速调整到自清灰以上,并调整热管的安装位置即可达到自清灰的目的,且结灰后便于清理;良好的可拆卸性——热管间彼此独立工作,并可与设备使用法兰连接,适于分别拆卸和单独更换;使用寿命高——热管使用寿命在10年以上,单根热管破坏,不影响整体运行,保证设备长期稳定运行;维护费用低——无需传动部件,设备正常操作期间不需维护。

适用范围化工及石油化工合成氨工业——上、下行煤气余热回收流程;吹风气燃烧气余热回收流程;一段转化炉空气预热器;变换工段气-气换热器;二段转化炉高温高压蒸汽发生器;绝热化学反应器级间热管换热器及其它换热、余热回收设备。

硫酸工业——沸腾焙烧炉沸腾层内的余热回收;沸腾焙烧炉矿渣余热回收;SO2炉气余热回收;SO3气体冷却器;热管SO2转化器;热管开工预热器及其它换热、余热回收设备。

盐酸、硝酸工业——盐酸炉余热回收;氨氧化炉热管蒸汽发生器及其它换热、余热回收设备。

石油化工——热管裂解炉;热管乙苯脱氢反应器;环己醇脱氢化学反应器;热管氧化反应器;催化裂化再生取热器;热管化学反应釜;苯酐热熔冷凝箱;加热炉余热回收及其它换热、余热回收设备。

建材及轻纺工业高岭土喷雾干燥热风炉;十二醇硫酸钠喷雾干燥热风炉;玻璃窑炉的余热回收;水泥工业中窑尾冷却机的余热利用及窑尾废气的余热利用;纺织工业中热定型机、沙浆机烘干机等余23热回收设备。

热管技术在电子冷却中的应用

热管技术在电子冷却中的应用

热管技术在电子冷却中的应用在电子设备发展的过程中,电路板的功率越来越高,需要更高效的冷却方式来保证设备的功率和寿命。

传统的散热方式已经无法满足需求,因此热管技术作为一种新型的散热方式被广泛应用于电子设备冷却中。

一、热管技术简介热管是由吸热剂、汽化空间、冷凝空间和导管四部分组成的热传输器件。

热管内充有高效工质,当电子设备被散热器散热时,散热器内的高效工质被热蒸发,蒸汽在热管内膜上凝结成液体,流回到热源,从而形成闭合的热循环。

这种热循环的流动,可以将热从热源迅速传导到散热器,并降低温度,达到了高效的冷却效果。

二、1. 电源模块冷却电源模块是电子设备中一个非常重要的组成部分,其内部电子元件运作过程中会产生大量的热量。

使用热管技术进行冷却处理,可以准确地散热并使电源模块的寿命得以延长,同时还能保证电源模块的安全性。

2. CPU冷却CPU是电子设备中的核心部件,其运行过程中会产生大量的热量。

如果CPU过热,会导致系统崩溃和数据丢失。

采用热管技术进行CPU冷却能够快速地将热量带走并保证CPU的稳定运行。

3. 显卡冷却显卡是电子设备中的一个非常重要的图像处理部件,其运行过程中也会产生大量的热量。

热管技术在显卡的冷却中发挥了重要的作用,能快速降温并维持显卡的稳定运行。

4. 光纤通信设备冷却光纤通信设备是具有高功率密度的设备,在运行时会产生大量热量,导致光学设备性能下降,短化其寿命。

采用热管技术进行冷却,能够快速地将热量带走,保证光学设备的稳定性能。

三、热管技术在电子设备中的优势1.高效的冷却效果热管技术能够将大量的热量迅速地带离热源,保证设备的有效运行,同时也具有很高的冷却效率。

2. 具有环保节能的优势热管技术在冷却过程中不需要使用机械泵,因此不会产生噪音和污染,同时也可以节省大量的电力,具有良好的环保节能效果。

3. 结构简单、稳定性高热管技术采用的是相变传热原理,结构简单,体积小,组装简单。

同时也不会因振动、晃动等因素减少其性能,稳定性非常高。

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。

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高温热管
高温热管是指工作温度大于750K的热管,其 工质主要是液态金属,如钠、钾和锂。当热 管运行温度高于1400K时,可选用钡、锶、 钙、铅等。 目前高温热管工质中技术成熟、应用广泛的 主要是钠和钾。 高温热管工质使用温度的上限取决与相应的 饱和蒸汽压力,压力对热管的强度具有决定 性的影响。
渠氏热管
渠氏热管的应用: 集成电路芯片以及一些电子元件尺寸日小, 而热扩散需要日高,渠氏热超导管能很好满 足尺寸小、传热速率大且热效率高的要求; 大、中、小型加热系统的余热回收工程可有 效节约能源;各种形式的锅炉和余热锅炉, 热效率在95%以上; 发电和输、配电中的循环水加热系统,电磁 铁芯和高功率控制元件的冷却,核能发电的 过热量处理和应急冷却;太阳能集热器和地
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。
径向热管
热管工作介质沿热管轴向流动时沿轴向传递热量, 这种热管称为轴向热管,而径向热管的工作介质是 沿热管径向流动沿径向传递热量。
有吸液芯径向热管
渠氏热管
主要特点: 适应温度范围宽。可在- 100~1300℃范围内 工作。 传热速度快,热载能力大,传热效率大于100% , 也就是说热阻为“零”。这种特点在当今热 管技术中是空前的。 无相变热管在外型结构上与钢—水型普通热 管一样,都是真空的。所不同的只是内部充填 的无机工质为无机物,是无相变传热。 沿轴向的温度分布奇特,距热源远端的温度 比近端还高;
径向热管
径向热管因为将冷凝段臵于蒸发段中,使得冷却段 进出口流速易于调节,且蒸发段内充液率可变,使 得壁温控制易于实现。
径向热管
将许多根径向热管串联起来构成蛇形盘管束, 烟气冲刷外管,锅炉给水从内管管内流过。 当腐蚀性烟气流过由隔板围成的箱体空间, 与热管管束的外表面(包括翅片)进行热交换 后,热管工作腔内的工质被汽化,加热热管 内管内的给水形成热水。 热管的壁面温度由工质充装量、管束的布臵 结构以及烟气和给水的状态共同决定。只要 进行合理周密的设计,就能使热管的外壁工 作温度始终高于烟气酸露点温度,从而避免
环路热管
环路热管结构
环路热管
环路热管应用 最初的环路型热管主要应用于空间技术热控制方面。 1995年,俄罗斯第一次把LHP技术应用到飞行器的热 控制上;1999年,美国首次将LHP回路应用于展开式 辐射器; 随着环路热管的技术不断成熟,小型环路热管在电 子散热方面得到了很多应用。 在超级计算机、航空电子设备、通讯设备和光电设 备等各种设备中,会经常遇到中央处理器(CPU) 和图形处理器(GPU)等大功率电子芯片散热问题。 对于这些设备的正常运转而言,电子散热的角色是 至关重要的,涉及到设备的安全性、可靠性以及生 命周期等。
热管技术的应用
常规热管1
在一个密闭结构中装 有若干工质,借助于 液体的蒸发、蒸汽输 运后冷凝、然后靠毛 细作用使冷凝液从冷 凝段返回到蒸发段, 用这种办法把热能从 结构的一部分传递给 另一部分,这样一种 结构就称为热管。
常规热管1
热虹吸管(重力式热管)
普通热管有所不同的是重力热管 管内没有吸液芯,冷凝液从冷凝 段返回蒸发段不是靠吸液芯所产 生的毛细力,而是靠冷凝液自身 的重力,因此重力热管的工作具 有一定的方向性,蒸发段必须位 于冷凝段的下方,这样才能使冷 凝液靠自身的重力返回蒸发段。
与通常换热用的热管不同,该径向热管在蒸发段内布置有一定形式的吸液 芯,吸液芯的作用是1)利用毛细力的作用,起着提升和输送工作介质的 功能,将其由放热侧输送到吸热侧,对径向热管而言,就是将工质由热管 的底部提升到顶部,2)同时也起着均布工质的作用,使工质均布在吸热 侧的壁面上,3)吸液芯也是热流传输的通道,热量通过吸液芯传递给工 质。
脉动热管
管径的影响:振荡热管内液塞和气泡的共存依赖于重力与表 面张力间的平衡:
脉动热管
当d>dmax,不工作时,液体存在热管底部,工作时, 蒸发、沸腾以及冷凝现象同热虹吸管,伴有间歇的 振荡。 d<dmax时,在工作和不工作时管内均出现液 塞和气泡共存现象。 充液率的影响:充液率范围为20%-80%直接,小于 20%时工作不稳定,容易烧干,大于80%时气泡较少, 严重削弱振荡和传热效果。一般认为最佳充液率大 于50%。
旋转热管
欧洲的NRI公司将旋转热管应用于10 千瓦异 步电机, 在额定转速1800转/分时, 转子温降约 30℃,定子温降约15℃, 温度的降低使电机输 出功率提高15% , 可见用旋转热管冷却电机的 经济效益是明显的。 浙江省能源研究所研制的旋转热管安装在上 海南洋电机厂生产的ZJZ型直流电机上。该电 机由于采用了旋转热管, 不仅增加了散热能力, 缩小了电机体积, 节省了电机材料, 降低了绝
径向热管
特点: 具有高度的等温性能,与轴向传热热管比较而言,由于其工作 介质蒸汽流通横截面大,蒸汽流速低,蒸汽动通距离短,摩擦 损失小,有足够的毛细压头,因此具有高度的等温性能。 具有较大的传输功率,由于径向热管工作介质汽流运动距离较 短,汽相流动的压力损失小,相应地热量传输的温差也就小, 而且沿工作介质汽流方向径向热管的传热面积比轴向传热热管 的面积大得多,因此径向传热热管的传热毛细极限、声速极限、 携带极限等比轴向传热热管高得多,因而,径向传热热管就比 轴向传热热管能传输更多的热量。 容易启动,通过虞斌等人对径向热管启动性能的研究表明,在 不同的冷源流体雷诺数和加热热流密度条件下,径向热管都能 正常平稳启动,且重复性能好。
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
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。向长度上略带锥度。旋转热管绕 其轴线旋转产生离心加速度,相应产生的力推动冷凝段工质沿 热管壁面回流到蒸发段。
旋转热管
与普通热管相比, 旋转热管的液体回流是利用旋转液 体在管内产生离心力而驱动的, 只要有足够的旋转速 度, 就能保证足够的液体回流, 因此它不需要像普通 热管那样安装毛细材料, 而且能在不同角度下回流, 达到连续运行的目的。
脉动热管
曲伟等、杨洪海等、曹小林等通过可视化实验都发 现当输入热量较低时,管内基本为塞状流,流体只 能在局部范围内作小幅度荡,传热性能较差。但随 着热流密度的增加,流体振荡幅度增加,管内流型 从塞状流逐渐转化为环状流,传热性能得到改善。 由于脉动热管的运行机 理相当复杂而且带有随 机性,所以其理论分析 与数值模拟较为困难。
热管换热器
环路热管
环路热管:Loop Heat Pipe(LHP)
利用蒸发器内的毛细芯产生的毛细力驱动回路运行,利用工质的蒸发和 冷凝来传递热量,实现小温差、长距离下传递大热量。
最主要的特点:液体管路和气体管路分开连接蒸发器和冷凝器,从而形 成环路
环路热管
环路热管主要有五部分组成:包括蒸 发室(Evaporator)、储液室 (Compensation Chamber)、蒸汽 段(Vapor Line)、冷凝器 (Condenser)以及液体段(Liquid Line)等各组件。 蒸发室内有多孔毛细结构,是环路热 管的吸液芯,蒸发室壁面或吸液芯上 设有沟槽结构,作为加热时蒸气的流 动通道。 环路热管的毛细结构只存在于蒸发器 内。
脉动热管
受热产生的蒸气和冷凝产 生的液体在毛细管力和弯 曲力的作用下,管内最后 将形成气塞和液塞间隔随 机分布的振荡状态。 正是这样,由于冷热两端 间存在压差以及相邻管间 存在压力不平衡,使得工 质在加热段和冷凝段之间 振荡流动,从而实现热量 的传递。
脉动热管
影响脉动热管运行与性能的因素有很多,大 致可分为以下三类: 几何参数:包括脉动热管的总长、管径、横 截面形状、高度、弯数、以及蒸发段和冷凝 段长度等等; 运行参数:包括热流密度大小、装臵倾斜角、 加热冷却方式等等; 物理参数:包括充液率、工质物性、管子材 料的物性等等。
渠氏热管
渠玉芝的热超导介质研究成果分别在1997年和2000年取得了 国际和美国专利。 这项发明在美国斯坦福研究院进行了长达数年的测试,结果 表明:传热效率达100%,热流密度每平方米大于8000千瓦, 连续1400天运行后性能无衰减。他们的结论是:热导率是金 属银的3万倍;对环境无污染,对人体无害;是在传热技术上 很有潜力的突破,会在许多工业领域中找到广泛应用。 华南理工大学化学工程系一个科研小组对此所做的检测报告 称:热超导管的出现,将影响所有的热量传递领域,尤其对 热能利用率将产生重大的影响,并为太阳能、地热的开发利 用,为低能级热量的回收再利用等开通了一条高速通道,其 发展前景目前还难以估量。
高温热管的 启动过程
高温热管
阶段一:初始状态,吸液芯内工质处于凝固状态, 热管中心区域处于真空状态。 阶段二:加热开始后,吸液芯内工质开始熔化,但 液固界面未达到吸液芯气侧界面,还没有蒸发现象 发生。 阶段三:蒸发段吸液芯内工质全部熔化,蒸发开始 在气液界面发生,但蒸汽压力很低,蒸汽流处于自 由分子运动状态。 阶段四:随着蒸发的进行,蒸汽聚集到一定量后逐 渐建立起连续流,但冷凝段仍是自由分子流。 阶段五:吸液芯内工质全部液化,整个热管空间建 立起连续流,热管进入稳定运行阶段。
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