热管工作原理示意图

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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。

热管真空管式集热器工作原理

热管真空管式集热器工作原理

热管真空管式集热器(1)热管真空管的工作原理太阳光透过玻璃管,照射在吸热板上,高吸收率的太阳选择性吸收膜将太阳辐射能转化为热能。

吸热板吸收的热量迅速将热管内少量工质汽化,为保证汽化的工质迅速上升到冷凝端,真空管工作时与地面的倾角应大于10度,被汽化的工质上升到热管冷凝端向被加热的工质(水或空气)放出汽化潜热后,冷凝成液体,在重力作用下流回热管蒸发端,利用热管内少量工质的汽—液相变循环过程,连续地将吸收的太阳辐射能传递到冷凝端加热工质。

作为高效传热元件的热管由蒸发段和冷凝段两部分组成。

蒸发段与吸热板紧密连接。

吸热板表面磁控溅射AL-N-O选择性吸收涂层,吸收比大于0.93,发射率小于0.08。

先进的热压封技术应用于玻璃-金属之间的封接。

玻璃管采用硼硅玻璃,透射率大于0.90。

每支热管真空管的冷凝端通过导热块的导热,将热量传递给集管,被加热的工质(水)经过集管时,将热量带走。

在这个工作过程中,真空管的冷凝端与导热块是钢性连接。

被加热工质不流经真空管,因此真空管的安装十分简单,而且管子不与介质发生干扰,即便真空管发生损坏,太阳能集热器的工作并不因此而中断,在保温盒内填充了保温材料,有效地控制了运行过程中的热量损失。

当太阳辐射穿过玻璃管,投射在吸热板上,被吸热板吸收并转换成热。

此热量加热,热管蒸发段内的工质,使其汽化。

工质蒸汽上升到冷凝段,在冷凝段内表面凝结,释放出蒸发潜热。

液态工质依靠自身的重力流回蒸发段。

然后重复上述过程。

热管式真空管的外形尺寸为ф100×2000mm,它主要由热管、吸热板、玻璃管、金属端盖和消气剂等部件组成,如下图所示:(2)热管真空管集热器的工作原理热管式真空管内不走水,加热系统与循环系统独立分隔,整个系统全部为金属连接,运行稳定可靠。

每支热管真空管的冷凝端通过导热块的导热,将热量传递给集管,被加热的工质(水)经过集管时,将热量带走。

在这个工作过程中,真空管的冷凝端与导热块是钢性连接。

热管工作原理

热管工作原理

热管工作原理
热管是一种利用液体的相变过程来传导热量的热传导器件。

它由密封的金属管内部充满了工质,工质可以是液态或者气态。

热管的工作原理基于以下几个关键过程:蒸发、传热、凝结和回流。

首先,当热管的一端加热时,工质在该端蒸发。

蒸发过程中,工质吸收热量并转化为气态,形成饱和蒸汽。

这些蒸汽由于压力差被推动,向热管的冷端传输。

其次,蒸汽在热管内部传输热量。

热管内部的壁面具有较高的温度,而蒸汽具有较高的热容,因此蒸汽会将热量传递给管壁,使管壁的温度升高。

接着,当蒸汽接触到冷端的管壁时,它会凝结成液态。

凝结过程中,蒸汽释放出热量,这些热量通过管壁传递到冷端。

最后,凝结成液态的工质由于重力和毛细作用的影响,会回流到热管的热端,重新参预蒸发过程。

这个回流过程是热管能够持续传导热量的关键。

总结一下,热管的工作原理可以概括为:热管一端加热,工质蒸发形成蒸汽,蒸汽传输热量到热管的冷端,蒸汽在冷端凝结成液态,液态工质回流到热端再次蒸发,如此循环往复。

热管具有许多优点,其中包括高传热效率、均匀的温度分布、无需外部动力、可靠性高等。

它在许多领域中得到了广泛的应用,例如电子设备散热、航天器件散热、温控系统等。

需要注意的是,热管的工作原理受到一些因素的影响,例如工质的选择、热管的几何结构、工作温度范围等。

不同的应用场景可能需要不同类型的热管来满足特定的需求。

总之,热管是一种高效的热传导器件,通过利用工质的相变过程来传输热量。

了解热管的工作原理有助于我们更好地理解其应用和优势,并在实际工程中合理地设计和使用热管。

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利用液体的相变和循环传热原理来实现热传导的热传导装置。

它由一个密封的金属管内部充满了工作介质,通常是液态,如水、乙醇等。

热管的工作原理是利用液体在低温端蒸发吸热,然后气化成为气态,通过热管内部的压力差和毛细作用力,将气体传输到高温端,然后在高温端冷凝成液态,释放出热量。

热管的结构通常由三个部份组成:蒸发段、冷凝段和毛细段。

蒸发段位于低温端,液体在此蒸发吸热,形成气体。

冷凝段位于高温端,气体在此冷凝成液态,释放热量。

毛细段连接蒸发段和冷凝段,起到传输液体的作用。

热管内部的工作介质在低温端蒸发,产生蒸汽,蒸汽沿着热管内壁流动,通过毛细作用力和压力差,将蒸汽传输到高温端,然后在高温端冷凝成液态,释放热量,液体再次回流到低温端,形成循环。

热管的工作原理可以用以下几个步骤来描述:1. 蒸发:在低温端,工作介质吸收外界热量,液体逐渐升温,部份液体蒸发成气体。

蒸发过程中,液体的温度保持恒定,直到液体彻底蒸发。

2. 气体传输:蒸发后的气体通过毛细段和压力差的作用力,沿着热管内壁流动,向高温端传输。

毛细段的作用是保持气体的流动,并防止气体泄漏。

3. 冷凝:在高温端,气体接触到低温环境,失去热量,逐渐冷却。

当气体温度低于饱和温度时,气体开始冷凝成液态。

4. 液体回流:冷凝成液态的工作介质通过重力和毛细作用力,沿着热管内壁流动,回流到低温端,重新开始循环。

热管的工作原理使得热量能够高效传导,具有以下几个优点:1. 高热传导性能:由于热管利用相变传热,相比传统的导热材料,热管的热传导性能更好。

热管可以将热量从低温端快速传输到高温端,提高热传导效率。

2. 均匀的温度分布:热管内部的工作介质在循环过程中,可以将热量均匀分布到整个热管内部,避免了传统导热材料中的热点和冷点问题。

3. 高可靠性: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耐久性。

同时,热管的工作原理不受重力方向的限制,可以在各种姿态下工作。

热管的工作原理

热管的工作原理一、热管的定义和结构热管是一种利用液体蒸汽转化为热能传输的热传输设备。

热管结构一般包括端盖、外壳、液体、蒸汽和毛细管等组成部分。

其工作原理是利用液体在毛细管内受到蒸汽扩散的作用,产生液体运动并传输热能,以达到热传输的目的。

二、热管的工作原理热管的工作原理是基于液体在毛细管内受到蒸汽扩散的作用,从而产生液体运动。

其工作原理主要分为以下三个过程:1、液体吸热过程热管的液体一般为高沸点的液体,如水、乙醇、甘油等,在常温下呈液态。

当热管的一端受到热源的加热时,液体就开始受热,其分子的热运动加快,液体温度和压力均升高。

2、液体汽化过程当液体达到一定温度时,其蒸汽压力超过管壁的压力,就会通过毛细管扩散到热管的另一端,并在那里遇冷凝结成为液体。

在这个过程中,液体蒸发吸收了热量,而蒸汽在凝结过程中释放了热量,把热量传递给了被动的一侧。

3、蒸汽回流过程凝结成液体的蒸汽通过毛细管由低压到高压的方向回流到被动侧,达到传输热能的目的。

三、热管的优点1、高效性:热管能够快速、高效地传递热能,具有传热速度快、传输距离远等优点。

2、可靠性:热管由于没有运动部件,其可靠性比传统的热传输设备更高。

3、安全性:热管使用无毒、无污染的液体作为传输介质,对环境无污染,更加安全可靠。

4、灵活性:热管的传输距离和传热方向可以任意设置,更加灵活方便。

四、热管的应用领域热管广泛应用于许多领域,特别是在电子电器和航空航天领域中,如:1、航空航天领域:热管应用于飞船、卫星等航空航天设备的温控、热控中。

2、电子电器领域:热管可用于计算机、通讯设备、高功率LED灯等设备的散热和温控中。

3、化工领域:热管可用于高温反应、低温分离等化学工艺中。

4、医疗领域:热管可用于医疗设备中实现恒温热控。

五、热管的发展趋势在科技的不断发展下,热管应用的范畴也越来越广泛。

未来,热管的发展趋势主要有以下几个方面:1、新材料:将尝试开发新型材料,以提高热管的运行温度和压力等性能。

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份。

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,液体味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,能够长期稳定工作。

3.3 分量轻巧:相比于传统的散热器,热管的体积小、分量轻,适合于对分量要求较高的场景,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。

热管工作原理

热管工作原理热管是一种热传导设备,利用液体的蒸发和凝结过程来传导热量。

它由一个密封的金属管内部填充有工作介质,通常是液体。

当热管的一端受热时,液体在此处蒸发成为气体,吸收热量。

然后,气体通过热管的内部传导到另一端,此处温度较低,气体味凝结成液体,释放热量。

液体通过毛细作用或者重力作用返回到热管的热源端,形成一个循环。

热管的工作原理可以通过以下步骤来解释:1. 蒸发:热管的热源端受热,使得工作介质在此处蒸发。

蒸发过程中,工作介质吸收热量,从液态转变为气态。

2. 传导:蒸汽沿着热管的内部传导到冷端。

在传导过程中,蒸汽会释放热量,温度逐渐降低。

3. 凝结:当蒸汽到达冷端时,温度已经降低到使得工作介质凝结的程度。

凝结过程中,蒸汽释放出的热量会传递给冷端。

4. 液体返回:凝结后的液体通过毛细作用或者重力作用返回到热源端,重新开始蒸发过程。

这个过程形成为了一个循环,使得热量能够持续地从热源端传导到冷端。

热管的工作原理可以通过涉及的参数来进一步解释:1. 工作介质:热管内部填充的液体,通常是一种低沸点的液体,如水、酒精或者氨。

不同的工作介质具有不同的蒸发和凝结温度,从而适合于不同的工作温度范围。

2. 传热效率:热管的传热效率取决于多个因素,包括工作介质的性质、热管的长度和直径、工作温度差等。

通常情况下,热管的传热效率比传统的导热材料(如金属)要高。

3. 结构和设计:热管的结构和设计可以根据具体的应用需求进行调整。

例如,可以使用不同形状和尺寸的热管,以适应不同的空间限制和传热要求。

热管具有许多优点,使其在许多领域得到广泛应用:1. 高传热效率:热管的传热效率比传统的导热材料更高,可以更有效地传导热量。

2. 温度均匀性:由于热管内部的工作介质能够均匀地传导热量,因此热管可以提供更均匀的温度分布。

3. 高可靠性:热管是一种密封的设备,不需要外部能源供应,因此具有较高的可靠性和稳定性。

4. 空间节省:由于热管可以在较小的空间内传导热量,因此可以节省空间并提高系统的紧凑性。

热管实验报告

《空气热回收测试实验》实验报告指导老师:学生:学号:日期:北京工业大学建筑工程学院建筑环境与设备工程系一、实验背景随着社会的进步和人民生活水平的提高,建筑能耗已超过一次能源消耗的四分之一,采暖和空调能耗占到了50%以上。

由于空调系统能耗所占比例较大,也就同时具备了较大的节能潜力。

新风负荷占空调总负荷的20%~30%,采用热回收装置,回收排风的能量,对于减小建筑能耗是非常有必要的。

二、实验目的学生分别对模拟冬夏两季的空气热回收实验进行分析比较,增强对热回收技术的整体认识、对热回收技术的基础理论和设计方法立即,初步掌握空气热回收装置的工作原理和一般设计过程,加强学生的工程实践,拓宽学生的知识面,提高学生的创新设计能力与动手实践能力。

三、实验装置本实验装置的主要部件由新风模块(水系统、管式换热器、风机、风道)、排风模块(水系统、管式换热器、风机、风道)、直流电源、温度传感器、风速测试仪器、风压测试仪器、数据采集装置等组成。

其具体组成与测点分布如下图所示。

测点分布4.5.6 1.2.310.11.12 7.8.9图1 实验装置与测点分布四、实验步骤根据设计标准,室内最小新风量是30m3/(h·人),针对2~5个人的新风量对换热器进行了测试。

具体实验步骤如下:(1)前期工作:按照所设计的实验系统将实验设备连接好,做好准备工作;热管换热器的准备,利用真空泵将热管换热器抽到所需的真空值,并灌入所需的充液量,最后将管口封死;将换热器装入实验台内,启动风机,通过调节直流电源的电压控制风机的转速,从而控制风速,找出所需要的风速对应的直流电源的电压值。

测出热管换热器两侧的压力损失;通过风机使风量达到一定值,保持风速恒定;(2)通过调节恒温水浴来控制通过换热器空气的温度,测量新风的温度;(3)调节恒温水浴的温度,测量排风的温度;(4)调整风量,稳定后重复(2)、(3)步骤;(5)实验完成后,拷贝数据,关闭所有实验设备、切断电源,整理实验台。

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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。

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。

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,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)。

相关曲线图左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T w 和管内蒸气温度 T v 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 +△ P v +△ 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、毛纫泵回路热管、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。

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内径,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,焊口光滑平整质量容易保证。

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略的介绍。

5 管芯型式5.1 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。

5.2 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.如在近壁因数层用粗孔网,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胆大的缺点.网芯式结构的管芯可得到较高的毛细力和较告的毛细提升高度,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。

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