淺議熱管技術(shù)及其在熱能工程中的應(yīng)用

1、淺議熱管技術(shù)及其在熱能工程中的應(yīng)用 熱管技術(shù)現(xiàn)在運(yùn)用的越來越頻繁，本文對熱管的基本組成，熱管的工作原理，以及熱管的分類和熱管在應(yīng)用的過程中，所要解決的技術(shù)關(guān)鍵做了具體的分析，并且對熱管技術(shù)在熱能工程的應(yīng)用進(jìn)行了分析和爭辯，給以后的熱管爭辯供應(yīng)了參考。 隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)展越來越快，熱能工程的進(jìn)展也是與日俱進(jìn)，熱管技術(shù)也投入到了應(yīng)用。熱管的導(dǎo)熱系數(shù)特殊高，是鋁、銀等金屬的上千倍。假如使用熱管技術(shù)，熱管的截面特殊的小，并且不需要加入任何的動(dòng)力就可以讓巨大的熱能，進(jìn)行傳輸。因此，熱管在熱能工程的應(yīng)用越來越廣泛。 熱管的組成和原理 1.1.熱管的組成 典型的熱管由管殼、吸液芯和端蓋組成，將管內(nèi)抽成1.3

2、（10負(fù)110負(fù)4)pa的負(fù)壓后充以適量的工作液體，使緊貼管內(nèi)壁的吸液芯毛細(xì)多孔材料中布滿液體后加以密封。管的一端為蒸發(fā)段（加熱段)，另一端為冷凝段（冷卻段），依據(jù)應(yīng)用需要在兩段中間可布置絕熱段。當(dāng)熱管的一端受熱時(shí)毛紉芯中的液體蒸發(fā)汽化，蒸汽在微小的壓差下流向另一端放出熱量分散成液體，液體再沿多孔材料靠毛細(xì)力的作用流回蒸發(fā)段。如此循環(huán)不己，熱量由熱管的一端傳至另端。熱管在實(shí)現(xiàn)這一熱量轉(zhuǎn)移的過程中，包含了以下六個(gè)相互關(guān)聯(lián)的主要過程： 1.1.1.熱量從熱源通過熱管管壁和布滿工作液體的吸液芯傳遞到（液汽）分界面； 1.1.2.液體在蒸發(fā)段內(nèi)的（液汽）分界面上蒸發(fā)； 1.1.3.蒸汽腔內(nèi)的蒸汽從蒸發(fā)

3、段流到冷凝段； 1.1.4.蒸汽在冷凝段內(nèi)的汽液分界面上分散： 1.1.5.熱量從（汽液）分界面通過吸液芯、液體和管壁傳給冷源： 1.1.6.在吸液芯內(nèi)由于毛細(xì)作用使冷凝后的工作液體回流到蒸發(fā)段。 1.2.熱管的原理 在加熱熱管的蒸發(fā)段，管芯內(nèi)的工作液體受熱蒸發(fā)，并帶走熱量，該熱量為工作液體的蒸發(fā)潛熱，蒸汽從中心通道流向熱管的冷凝段，分散成液體，同時(shí)放出潛熱，在毛細(xì)力的作用下，液體回流到蒸發(fā)段。這樣，就完成了一個(gè)閉合循環(huán)，從而將大量的熱量從加熱段傳到散熱段。 當(dāng)加熱段在下，冷卻段在上，熱管呈豎直放置時(shí)，工作液體的回流靠重力足可滿足，無須毛細(xì)結(jié)構(gòu)的管芯，這種不具有多孔體管芯的熱管被稱為熱虹吸管。

4、熱虹吸管結(jié)構(gòu)簡潔，工程上廣泛應(yīng)用。 熱管應(yīng)用的技術(shù)關(guān)鍵 2.1.很高的導(dǎo)熱性 熱管內(nèi)部主要靠工作液體的汽、液相變傳熱，熱阻很小，因此具有很高的導(dǎo)熱力氣。與銀、銅、鋁等金屬相比，單位重量的熱管可多傳遞幾個(gè)數(shù)量級的熱量。 2.2.優(yōu)良的等溫性 熱管內(nèi)腔的蒸汽是處于飽和狀態(tài)，飽和蒸汽的壓力打算于飽和溫度，飽和蒸汽從蒸發(fā)段流向冷凝段所產(chǎn)生的壓降很小，依據(jù)熱力學(xué)中的方程式可知，溫降亦很小，因而熱管具有優(yōu)良的等溫性。 2.3.熱流密度可變性 熱管可以獨(dú)立轉(zhuǎn)變蒸發(fā)段或冷卻段的加熱面積，即以較小的加熱面積輸入熱量，而以較大的冷卻面積輸出熱量，或者熱管可以較大的傳熱面積輸入熱量，而以較小的冷卻面積輸出熱量，這樣

5、即可以轉(zhuǎn)變熱流密度，解決一些其他方法難以解決的傳熱難題。 2.4.熱流方向的可逆性 一根水平放置的有芯熱管，由于其內(nèi)部循環(huán)動(dòng)力是毛細(xì)力，因此任意一端受熱就可作為蒸發(fā)段，而另一端向外散熱就成為冷凝段。此特點(diǎn)可用于宇宙飛船和人造衛(wèi)星在空間的溫度展平，也可用于先放熱后吸熱的化學(xué)反應(yīng)器及其他裝置。 2.5.環(huán)境的適應(yīng)性 熱管的外形可隨熱源和冷源的條件而變化，熱管可做成電機(jī)的轉(zhuǎn)軸、燃?xì)廨啓C(jī)的葉片、鉆頭、手術(shù)刀等等，熱管也可做成分別式的，以適應(yīng)長距離或沖熱流體不能混合的狀況下的換熱；熱管既可以用于地面（重力場），也可用于空間（無重力場）。 熱管技術(shù)在熱能工程中的應(yīng)用 3.1.煉焦?fàn)t余熱回收工程中的應(yīng)用 一

6、般的狀況下，從煉焦?fàn)t被釋放出來的煙氣，溫度會(huì)特殊的高，不進(jìn)行回收利用，就會(huì)造成特殊大的鋪張。假如把熱管技術(shù)運(yùn)用到煉焦?fàn)t，并且安裝到煙囪內(nèi)，這些大量的余熱就可以回收利用。第一個(gè)步驟，在熱管內(nèi)，工作介質(zhì)對于煙囪內(nèi)的熱量進(jìn)行有效的吸取，并且蒸發(fā)成氣體，這些氣體會(huì)傳送到分散段，進(jìn)行熱量的釋放后，開頭分散，當(dāng)能量完全的釋放之后，連續(xù)變成液態(tài)的介質(zhì)，再一次的流回蒸發(fā)段，連續(xù)的循環(huán)。通過分散段的使用，得到的熱量，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行加熱，除去鹽水，由于熱管傳送的熱量類型特殊多。所以汽和誰的混合物就會(huì)大量的產(chǎn)生，并且沿著上升管在集箱的內(nèi)部匯進(jìn)行合，并且在最終都進(jìn)入汽包實(shí)現(xiàn)分別。 3.2.熱管用于傳送和儲(chǔ)存能量 用熱管傳送

7、熱量是利用汽化潛熱或化學(xué)反應(yīng)將熱量從高溫流體傳向低溫流體,這時(shí)熱管相當(dāng)于傳送管道,但功能和功率都比一般傳送管道多,而且不需要傳送泵等設(shè)備熱管用于儲(chǔ)存能量,并不是利用熱管本身,因熱管本身的儲(chǔ)熱力氣很小,而是用熱管結(jié)構(gòu)簡潔的特點(diǎn)和簡潔設(shè)置蓄熱材料,如可在熱管外面設(shè)置蓄熱材料,其工作原理為當(dāng)高溫?zé)嵩闯浞謺r(shí),蓄熱材料儲(chǔ)存一部分熱量,而當(dāng)高溫?zé)嵩床怀浞只蜷g斷時(shí),蓄熱材料將儲(chǔ)存的熱量通過熱管傳送給低溫物體 3.3.熱管用于把握設(shè)備的溫度 利用熱管的把握性能進(jìn)行控溫的方式,具有結(jié)構(gòu)簡潔體積小性能良好和工作牢靠等優(yōu)點(diǎn)它的工作原理是利用變導(dǎo)熱管的可調(diào)整性能,由于變導(dǎo)熱管中的惰性氣體隨溫度的膨脹而轉(zhuǎn)變分散段換熱面積,因而可把握熱管內(nèi)溫度,從而也就把握了加熱段的溫度這項(xiàng)技術(shù)被廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星宇宙飛船等設(shè)備上,它能使衛(wèi)星宇宙飛船各部件之間,甚至整個(gè)衛(wèi)星結(jié)構(gòu)等溫化 隨著傳統(tǒng)能源變得越來越少，把熱管技術(shù)成功的使用在熱能