熱管及熱管換熱器

1、熱管熱管簡單講，以真空相變原理工作的一種極其簡單講，以真空相變原理工作的一種極其 高效的傳熱元件高效的傳熱元件 實驗對 比 熱管的研究背景熱管的研究背景 當(dāng)今傳熱工程面臨兩大問題：當(dāng)今傳熱工程面臨兩大問題：研究高絕熱材料和高導(dǎo)熱研究高絕熱材料和高導(dǎo)熱 材料。材料。 具有良好導(dǎo)熱性的材料有鋁具有良好導(dǎo)熱性的材料有鋁(202W/m)、柴銅、柴銅 385W/ m、和銀：、和銀：410W/ m)，但其導(dǎo)熱系數(shù)只能，但其導(dǎo)熱系數(shù)只能 達(dá)到達(dá)到 102W/m的數(shù)量級，遠(yuǎn)不能滿足某些工程中的快速散的數(shù)量級，遠(yuǎn)不能滿足某些工程中的快速散 熱和傳熱需要，熱管的發(fā)明就解決了這一問題。熱和傳熱需要，熱管的發(fā)明就解決

2、了這一問題。 熱管的相當(dāng)導(dǎo)熱系數(shù)可達(dá)熱管的相當(dāng)導(dǎo)熱系數(shù)可達(dá)105 W/m的數(shù)量級為一般金的數(shù)量級為一般金 屬材料的數(shù)百倍乃至上千倍。它可將大量熱量通過很小的截屬材料的數(shù)百倍乃至上千倍。它可將大量熱量通過很小的截 面積遠(yuǎn)距離地傳輸而無需外加動力。由于熱管具有導(dǎo)熱性能面積遠(yuǎn)距離地傳輸而無需外加動力。由于熱管具有導(dǎo)熱性能 好、結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、溫度均勻等良好性能好、結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、溫度均勻等良好性能 熱管是傳熱領(lǐng)域的重大發(fā)明和科技成果，給人類社會帶來熱管是傳熱領(lǐng)域的重大發(fā)明和科技成果，給人類社會帶來 巨大的實用價值。巨大的實用價值。 衛(wèi)星傳熱例子衛(wèi)星傳熱例子 1 1 熱管技術(shù)回顧（發(fā)展史）熱管

3、技術(shù)回顧（發(fā)展史） 1.1 1.1 國際情況國際情況 1944年，美國通用發(fā)動機公司，年，美國通用發(fā)動機公司，R.S Gaugler首先提出首先提出 熱管設(shè)想及概念。用于冷凍裝置專利。熱管設(shè)想及概念。用于冷凍裝置專利。 1963年，年，Los Alamos國家實驗室的國家實驗室的G.M.Grover獨立發(fā)獨立發(fā) 明類似傳熱元件，并付諸實踐，測試、明類似傳熱元件，并付諸實踐，測試、64年發(fā)表論文年發(fā)表論文 正式命正式命“Heat Pipe”。證明了其。證明了其“超導(dǎo)熱性超導(dǎo)熱性”。實驗。實驗 為為5200W不銹鋼不銹鋼鈉有芯熱管。鈉有芯熱管。 1965年，美年，美Cotter首次提出較完整的熱管

4、理論首次提出較完整的熱管理論 1967年，年， Los Alamos國家實驗室將一不銹鋼國家實驗室將一不銹鋼水熱水熱 管放入人造衛(wèi)星，空間零重力傳熱試驗成功。從此管放入人造衛(wèi)星，空間零重力傳熱試驗成功。從此 ， 各國科學(xué)家紛紛研究，熱管技術(shù)大發(fā)展。各國科學(xué)家紛紛研究，熱管技術(shù)大發(fā)展。 1969年，日本、前蘇聯(lián)發(fā)明不同種類熱管，如可變導(dǎo)年，日本、前蘇聯(lián)發(fā)明不同種類熱管，如可變導(dǎo) 熱管，旋轉(zhuǎn)熱管等。熱管，旋轉(zhuǎn)熱管等。 1970年，美國出現(xiàn)商品熱管?？臻g到地面，開始應(yīng)用。年，美國出現(xiàn)商品熱管?？臻g到地面，開始應(yīng)用。 最著名：阿拉斯加輸油管線支撐，最著名：阿拉斯加輸油管線支撐，112000根氨熱管，根

5、氨熱管， 923米，保證永凍土。米，保證永凍土。 1974年后，熱管換熱器應(yīng)用于節(jié)能及新能源開發(fā)，美、年后，熱管換熱器應(yīng)用于節(jié)能及新能源開發(fā)，美、 日領(lǐng)先。日領(lǐng)先。 1980年，美年，美Q-Dot公司熱管余熱鍋爐，日帝人公司鍋公司熱管余熱鍋爐，日帝人公司鍋 爐給水預(yù)熱器，然后回轉(zhuǎn)式、分離式等新結(jié)構(gòu)出現(xiàn)，爐給水預(yù)熱器，然后回轉(zhuǎn)式、分離式等新結(jié)構(gòu)出現(xiàn)， 日趨大型化及工業(yè)化。日趨大型化及工業(yè)化。 1984年，年，Cotter 微型熱管理論。出現(xiàn)毛細(xì)泵熱管、回微型熱管理論。出現(xiàn)毛細(xì)泵熱管、回 路熱管等應(yīng)用航天及電子工業(yè)。長距離撓性熱管等應(yīng)路熱管等應(yīng)用航天及電子工業(yè)。長距離撓性熱管等應(yīng) 用特殊場合。用特

6、殊場合。 1990年后熱管在理論、實驗、結(jié)構(gòu)、應(yīng)用等方面長足年后熱管在理論、實驗、結(jié)構(gòu)、應(yīng)用等方面長足 發(fā)展，尤其今天，節(jié)能減排中發(fā)揮巨大作用。發(fā)展，尤其今天，節(jié)能減排中發(fā)揮巨大作用。 1973年德國斯圖加特（年德國斯圖加特（Stuttgart)第一屆國際熱管會議，第一屆國際熱管會議， 以后分別在不同國家舉行，現(xiàn)已召開十五次，其中兩以后分別在不同國家舉行，現(xiàn)已召開十五次，其中兩 次在中國舉行。次在中國舉行。 2010年年4月，第十五屆國際熱管會議月，第十五屆國際熱管會議(15thInternational Heat Pipe Conference)在美國南卡羅來納州召開。本在美國南卡羅來納州召

7、開。本 屆會議論文大會報告：屆會議論文大會報告：1、環(huán)路熱管；、環(huán)路熱管；2、芯結(jié)構(gòu)和工、芯結(jié)構(gòu)和工 質(zhì)；質(zhì)；3、環(huán)路熱管的建模；、環(huán)路熱管的建模；4、熱虹吸管；、熱虹吸管；5、熱管的基、熱管的基 礎(chǔ)和建模；礎(chǔ)和建模；6、空間熱管和技術(shù)；、空間熱管和技術(shù)；7、小型熱管；、小型熱管；8、平、平 板熱管和蒸汽腔；板熱管和蒸汽腔；9、特殊熱管和技術(shù)；、特殊熱管和技術(shù)；10、脈動熱管；、脈動熱管； 11、熱管的工業(yè)應(yīng)用。、熱管的工業(yè)應(yīng)用。 從論文來看，環(huán)路熱管、脈動熱管和特殊熱管等仍然從論文來看，環(huán)路熱管、脈動熱管和特殊熱管等仍然 是當(dāng)今熱管研究的熱點，熱管的結(jié)構(gòu)和工質(zhì)改進(jìn)等仍是當(dāng)今熱管研究的熱點，熱

8、管的結(jié)構(gòu)和工質(zhì)改進(jìn)等仍 是提高熱管性能和適用性的重要議題。是提高熱管性能和適用性的重要議題。 1970年后，熱管性能研究。空間飛行器、高溫?zé)峁芗翱煽毓枘旰螅瑹峁苄阅苎芯?。空間飛行器、高溫?zé)峁芗翱煽毓?散熱方面應(yīng)用研究。散熱方面應(yīng)用研究。 1976年年12月月7日，在衛(wèi)星上首次應(yīng)用熱日，在衛(wèi)星上首次應(yīng)用熱 管取得了成功；我國氣象衛(wèi)星也應(yīng)用了熱管，取得了預(yù)期的管取得了成功；我國氣象衛(wèi)星也應(yīng)用了熱管，取得了預(yù)期的 效果。效果。 1980年后，熱管研究重點轉(zhuǎn)向節(jié)能及能源利用領(lǐng)域。相繼開年后，熱管研究重點轉(zhuǎn)向節(jié)能及能源利用領(lǐng)域。相繼開 發(fā)了氣氣式熱管換熱器、熱管余熱鍋爐、高溫?zé)峁苷羝l(fā)生發(fā)了氣氣式熱管換

9、熱器、熱管余熱鍋爐、高溫?zé)峁苷羝l(fā)生 器、高溫?zé)峁軣犸L(fēng)爐等。從器、高溫?zé)峁軣犸L(fēng)爐等。從1987到到1991年我國先后在四川、年我國先后在四川、 福建、北京、浙江、河北等地福建、北京、浙江、河北等地8臺臺130th以上電站鍋爐上應(yīng)以上電站鍋爐上應(yīng) 用了大型熱管換熱器，回收煙氣余熱加熱鍋爐鼓風(fēng)空氣。用了大型熱管換熱器，回收煙氣余熱加熱鍋爐鼓風(fēng)空氣。 1990年后，碳鋼年后，碳鋼水兩相閉式熱虹吸管研究走在世界前列。水兩相閉式熱虹吸管研究走在世界前列。 熱管研究及應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓寬，航天、化工、動力、冶金、熱管研究及應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓寬，航天、化工、動力、冶金、 建筑、食品等幾乎各個領(lǐng)域。建筑、食品等幾乎各

10、個領(lǐng)域。 我國的熱管技術(shù)工業(yè)化應(yīng)用的開發(fā)研究發(fā)展迅速，學(xué)術(shù)交流我國的熱管技術(shù)工業(yè)化應(yīng)用的開發(fā)研究發(fā)展迅速，學(xué)術(shù)交流 活動也十分活躍?；顒右彩只钴S。 1983年哈爾濱第一屆全國熱管會議直到年哈爾濱第一屆全國熱管會議直到 2010年深圳第十二屆全國熱管會議，推動我國熱管事業(yè)發(fā)展。年深圳第十二屆全國熱管會議，推動我國熱管事業(yè)發(fā)展。 熱管騙子例子熱管騙子例子 1. 2 中國情況 1983年開始研究，參加第一屆熱管會議，東北熱管協(xié)年開始研究，參加第一屆熱管會議，東北熱管協(xié) 會理事單位。會理事單位。 汽車熱管采暖裝置汽車熱管采暖裝置 熱管式鍋爐節(jié)能消煙裝置熱管式鍋爐節(jié)能消煙裝置 硫酸工業(yè)熱管換熱器硫酸工

11、業(yè)熱管換熱器 內(nèi)燃機排氣蒸發(fā)噴射節(jié)能裝置內(nèi)燃機排氣蒸發(fā)噴射節(jié)能裝置 熱管式可控硅散熱器研究熱管式可控硅散熱器研究 熱管熱風(fēng)爐熱管熱風(fēng)爐 平板及多槽道微熱管研究平板及多槽道微熱管研究 真空相變供熱裝置及系統(tǒng)真空相變供熱裝置及系統(tǒng) 熱管鍋爐及真空相變鍋爐熱管鍋爐及真空相變鍋爐 異形分離式熱管研究異形分離式熱管研究 1. 3 吉林大學(xué)（原吉林工大）研究進(jìn)展 2 熱管工作原理 2.1 熱管的組成（典型熱管）管殼、吸液芯、工質(zhì)熱管的組成（典型熱管）管殼、吸液芯、工質(zhì) 圖圖2.1 2.1 熱管示意圖熱管示意圖 1管殼；2管芯；3蒸汽腔；4工作液 熱管熱管：是一種傳熱性極好的人工是一種傳熱性極好的人工 構(gòu)件

12、，常用的熱管由三部分組成：構(gòu)件，常用的熱管由三部分組成： 主體為一根封閉的金屬管（管主體為一根封閉的金屬管（管 殼），內(nèi)部空腔內(nèi)有少量工作介殼），內(nèi)部空腔內(nèi)有少量工作介 質(zhì)（工作液）和毛細(xì)結(jié)構(gòu)（管質(zhì)（工作液）和毛細(xì)結(jié)構(gòu)（管 芯），管內(nèi)的空氣及其他雜物必芯），管內(nèi)的空氣及其他雜物必 須排除在外。熱管工作時利用了須排除在外。熱管工作時利用了 三種物理學(xué)原理：三種物理學(xué)原理： 在真空狀態(tài)下，液體的沸點降低；在真空狀態(tài)下，液體的沸點降低； 同種物質(zhì)的汽化潛熱比顯熱高的同種物質(zhì)的汽化潛熱比顯熱高的 多；多； 多孔毛細(xì)結(jié)構(gòu)對液體的抽吸力可多孔毛細(xì)結(jié)構(gòu)對液體的抽吸力可 使液體流動。使液體流動。 從傳熱狀況看

13、，熱管沿軸向從傳熱狀況看，熱管沿軸向 可分為蒸發(fā)段，絕熱段和冷凝段可分為蒸發(fā)段，絕熱段和冷凝段 三部分三部分。 熱管的熱管的管殼管殼是受壓部件，要求由高導(dǎo)熱率、耐壓、耐熱應(yīng)力的材料制是受壓部件，要求由高導(dǎo)熱率、耐壓、耐熱應(yīng)力的材料制 造。在材料的選擇上必須考慮到熱管在長期運行中管殼無腐蝕，工質(zhì)與造。在材料的選擇上必須考慮到熱管在長期運行中管殼無腐蝕，工質(zhì)與 管殼不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，不產(chǎn)生氣體。管殼不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，不產(chǎn)生氣體。 管殼材料有多種，以不銹鋼、銅、鋁、鎳等較多，也可用貴重金屬鈮、管殼材料有多種，以不銹鋼、銅、鋁、鎳等較多，也可用貴重金屬鈮、 鉭或玻璃、陶瓷等。管殼的作用是將熱管的工作部分封

14、閉起來，在熱端鉭或玻璃、陶瓷等。管殼的作用是將熱管的工作部分封閉起來，在熱端 和冷端接受和放出熱量，并承受管內(nèi)外壓力不等時所產(chǎn)生的壓力差。和冷端接受和放出熱量，并承受管內(nèi)外壓力不等時所產(chǎn)生的壓力差。 熱管的熱管的管芯管芯是一種緊貼管殼內(nèi)壁的毛細(xì)結(jié)構(gòu)，是一種緊貼管殼內(nèi)壁的毛細(xì)結(jié)構(gòu)， 通常用多層金屬絲網(wǎng)或纖維、布等以襯里形式通常用多層金屬絲網(wǎng)或纖維、布等以襯里形式 緊貼內(nèi)壁以減小接觸熱阻，襯里也可由多孔陶緊貼內(nèi)壁以減小接觸熱阻，襯里也可由多孔陶 瓷或燒結(jié)金屬構(gòu)成。如右圖所示為幾種不同的瓷或燒結(jié)金屬構(gòu)成。如右圖所示為幾種不同的 管芯的結(jié)果示意圖管芯的結(jié)果示意圖 熱管的熱管的工作液工作液要有較高的汽化

15、潛熱、導(dǎo)熱系數(shù)，合適的飽和壓力及沸要有較高的汽化潛熱、導(dǎo)熱系數(shù)，合適的飽和壓力及沸 點，較低的粘度及良好的穩(wěn)定性。工作液體還應(yīng)有較大的表面張力和點，較低的粘度及良好的穩(wěn)定性。工作液體還應(yīng)有較大的表面張力和 潤濕毛細(xì)結(jié)構(gòu)的能力，使毛細(xì)結(jié)構(gòu)能對工作液作用并產(chǎn)生必須的毛細(xì)潤濕毛細(xì)結(jié)構(gòu)的能力，使毛細(xì)結(jié)構(gòu)能對工作液作用并產(chǎn)生必須的毛細(xì) 力。工作液還不能對毛細(xì)結(jié)構(gòu)和管壁產(chǎn)生溶解作用，否則被溶解的物力。工作液還不能對毛細(xì)結(jié)構(gòu)和管壁產(chǎn)生溶解作用，否則被溶解的物 質(zhì)將積累在蒸發(fā)段破壞毛細(xì)結(jié)構(gòu)。質(zhì)將積累在蒸發(fā)段破壞毛細(xì)結(jié)構(gòu)。 2.2 熱管的三個區(qū)段的劃分熱管的三個區(qū)段的劃分 * 根據(jù)熱管外部熱交換情況分：加熱段、

16、絕熱段、冷卻段根據(jù)熱管外部熱交換情況分：加熱段、絕熱段、冷卻段 * 根據(jù)熱管內(nèi)部工質(zhì)傳熱傳質(zhì)情況分：蒸發(fā)段、絕熱段、冷根據(jù)熱管內(nèi)部工質(zhì)傳熱傳質(zhì)情況分：蒸發(fā)段、絕熱段、冷 凝段凝段 2.3 熱管的傳熱熱管的傳熱 熱管在實現(xiàn)其熱量轉(zhuǎn)移過程中，包含了六個相互關(guān)聯(lián)的主要過程：熱管在實現(xiàn)其熱量轉(zhuǎn)移過程中，包含了六個相互關(guān)聯(lián)的主要過程： 熱量從熱源通過熱管管壁和充滿工作液體的吸液芯傳遞到液熱量從熱源通過熱管管壁和充滿工作液體的吸液芯傳遞到液汽分界面汽分界面 液體在蒸發(fā)段內(nèi)的液液體在蒸發(fā)段內(nèi)的液汽分界面上蒸發(fā)汽分界面上蒸發(fā) 蒸汽腔內(nèi)的蒸汽從蒸發(fā)段到冷凝段蒸汽腔內(nèi)的蒸汽從蒸發(fā)段到冷凝段 蒸汽在冷凝段內(nèi)的汽蒸汽

17、在冷凝段內(nèi)的汽液分界面上凝結(jié)液分界面上凝結(jié) 熱量從汽熱量從汽液分界面通過吸液芯、液分界面通過吸液芯、 液體和管壁傳給冷源液體和管壁傳給冷源 在吸液芯內(nèi)由于毛細(xì)作用使冷凝后工作液體回流到蒸發(fā)段在吸液芯內(nèi)由于毛細(xì)作用使冷凝后工作液體回流到蒸發(fā)段 在上述過程中，存在在上述過程中，存在11種傳熱熱阻，熱阻用種傳熱熱阻，熱阻用R表示表示 R1： 熱源與熱管外表面的傳熱熱阻熱源與熱管外表面的傳熱熱阻 R2： 蒸發(fā)段管壁徑向傳熱熱阻蒸發(fā)段管壁徑向傳熱熱阻 R3： 蒸發(fā)段毛細(xì)芯徑向傳熱熱阻蒸發(fā)段毛細(xì)芯徑向傳熱熱阻 R4： 汽汽液交界面蒸發(fā)傳熱熱阻液交界面蒸發(fā)傳熱熱阻 R5： 蒸汽軸向流動傳熱熱阻蒸汽軸向流動傳

18、熱熱阻 R6： 汽汽液交界面冷凝傳熱熱阻液交界面冷凝傳熱熱阻 R7： 冷凝段毛細(xì)芯徑向傳熱熱阻冷凝段毛細(xì)芯徑向傳熱熱阻 R8： 冷凝段管壁徑向傳熱熱阻冷凝段管壁徑向傳熱熱阻 R9： 管壁外表面與熱匯傳熱熱阻管壁外表面與熱匯傳熱熱阻 R10：管壁軸向傳熱熱阻：管壁軸向傳熱熱阻 R11：吸液芯軸向傳熱熱阻：吸液芯軸向傳熱熱阻 R10、R11與與R1R9相比很大，通常看作斷路。相比很大，通常看作斷路。 總熱阻：總熱阻：R=R1+.+R9 從熱源到熱匯的總溫降從熱源到熱匯的總溫降T也是這也是這9個溫降的總和，個溫降的總和， T= T1 + + T9 熱管的傳熱過程：熱管的傳熱過程： 總熱流量總熱流量Q

19、與總溫降與總溫降T、總熱阻、總熱阻R的關(guān)系為：的關(guān)系為： Q= T / R 熱管內(nèi)質(zhì)量流、壓力和溫度分布熱管內(nèi)質(zhì)量流、壓力和溫度分布 熱管的工作特性熱管的工作特性 熱管液汽分界面的形狀熱管液汽分界面的形狀 （a）管起動前的液）管起動前的液汽交界面汽交界面 （b）熱管工作時的液）熱管工作時的液汽交界面汽交界面 （c）吸液芯內(nèi)液）吸液芯內(nèi)液汽界面參數(shù)汽界面參數(shù) 對于普通熱管，其液體和蒸汽循環(huán)的主對于普通熱管，其液體和蒸汽循環(huán)的主 要動力是毛細(xì)材料和液體結(jié)合所產(chǎn)生的毛細(xì)要動力是毛細(xì)材料和液體結(jié)合所產(chǎn)生的毛細(xì) 力。假設(shè)熱管中沿蒸發(fā)段蒸發(fā)率是均勻的，力。假設(shè)熱管中沿蒸發(fā)段蒸發(fā)率是均勻的， 沿冷凝段冷凝率

20、也是均勻的，則其質(zhì)量流率、沿冷凝段冷凝率也是均勻的，則其質(zhì)量流率、 壓力分布、溫度分布及彎月面曲率的分布如壓力分布、溫度分布及彎月面曲率的分布如 右上圖所示。右上圖所示。 在蒸發(fā)段內(nèi)，由于液體不斷蒸發(fā)，使汽液在蒸發(fā)段內(nèi)，由于液體不斷蒸發(fā)，使汽液 分界面縮回到管芯里，即向毛細(xì)孔一側(cè)下陷，分界面縮回到管芯里，即向毛細(xì)孔一側(cè)下陷， 使毛細(xì)結(jié)構(gòu)的表面上形成彎月形凹面。而在使毛細(xì)結(jié)構(gòu)的表面上形成彎月形凹面。而在 冷凝段，蒸汽逐漸凝結(jié)的結(jié)果使液汽分界面冷凝段，蒸汽逐漸凝結(jié)的結(jié)果使液汽分界面 高出吸液芯，故分界面基本上呈平面形狀，高出吸液芯，故分界面基本上呈平面形狀， 即界面的曲率半徑為無窮大即界面的曲率半

21、徑為無窮大(見右上圖上部見右上圖上部 及右下圖及右下圖)。曲率半徑之差提供了使工質(zhì)循。曲率半徑之差提供了使工質(zhì)循 環(huán)流動的毛細(xì)驅(qū)動力環(huán)流動的毛細(xì)驅(qū)動力(循環(huán)壓頭循環(huán)壓頭)，用以克服，用以克服 循環(huán)流動中作用于工質(zhì)的重力、摩擦力以及循環(huán)流動中作用于工質(zhì)的重力、摩擦力以及 動量變化所引起的循環(huán)阻力。動量變化所引起的循環(huán)阻力。 熱管工作過程動畫 注意：熱管中的水會 因為內(nèi)部低壓而在100 以下就沸騰蒸發(fā)。 水蒸汽流 熱量輸入 液態(tài)水蒸發(fā) 液體由于重力 或吸附力回流 水蒸汽冷凝 熱量散失 熱管的傳熱極限熱管的傳熱極限 熱管雖然是一種傳熱性能極好的元件，但也不可能無限加大熱負(fù)荷，熱管雖然是一種傳熱性能極

22、好的元件，但也不可能無限加大熱負(fù)荷， 其傳熱能力的上限值會受到一種或幾種因素的限制，如毛細(xì)力、聲速、其傳熱能力的上限值會受到一種或幾種因素的限制，如毛細(xì)力、聲速、 攜帶、冷凍啟動、連續(xù)蒸氣、蒸氣壓力及冷凝等，因而構(gòu)成熱管的傳攜帶、冷凍啟動、連續(xù)蒸氣、蒸氣壓力及冷凝等，因而構(gòu)成熱管的傳 熱極限熱極限(或叫工作極限或叫工作極限)。這些傳熱極限與熱管尺寸、形狀、工作介質(zhì)、。這些傳熱極限與熱管尺寸、形狀、工作介質(zhì)、 吸液芯結(jié)構(gòu)、工作溫度等有關(guān)，限制熱管傳熱量的級限類型是由該熱吸液芯結(jié)構(gòu)、工作溫度等有關(guān)，限制熱管傳熱量的級限類型是由該熱 管在某種溫度下各傳熱極限的最小值所決定的。具體來講，這些極限管在某

23、種溫度下各傳熱極限的最小值所決定的。具體來講，這些極限 主要有（如圖所示）：主要有（如圖所示）： 從圖中可以看出：當(dāng)工作溫度低時，最易出現(xiàn)粘性極限及聲速極限。從圖中可以看出：當(dāng)工作溫度低時，最易出現(xiàn)粘性極限及聲速極限。 而在高溫下而在高溫下 則應(yīng)防止出現(xiàn)毛細(xì)極限及沸騰極限。故熱管的工作點必須選擇在包絡(luò)線的下方。則應(yīng)防止出現(xiàn)毛細(xì)極限及沸騰極限。故熱管的工作點必須選擇在包絡(luò)線的下方。 3 熱管基本特性熱管基本特性 相變傳熱，熱阻小相變傳熱，熱阻小極高的導(dǎo)熱性極高的導(dǎo)熱性換熱效率高，節(jié)能效果換熱效率高，節(jié)能效果 顯著顯著 汽液處于飽和狀態(tài)汽液處于飽和狀態(tài)優(yōu)良的等溫性優(yōu)良的等溫性溫度展平溫度展平 蒸發(fā)

24、段、冷凝段換熱面積可變蒸發(fā)段、冷凝段換熱面積可變熱流密度的可變性熱流密度的可變性調(diào)節(jié)管調(diào)節(jié)管 壁溫度壁溫度(避免露點腐蝕避免露點腐蝕) 熱流方向的可逆性熱流方向的可逆性 單向?qū)釂蜗驅(qū)釤岫O管熱二極管(太陽能、地土永凍太陽能、地土永凍) 熱開關(guān)性能熱開關(guān)性能控制熱管工作溫度范圍控制熱管工作溫度范圍 加熱量變化加熱量變化熱阻改變熱阻改變控制溫度控制溫度 可控?zé)峁芸煽責(zé)峁?可變導(dǎo)熱管可變導(dǎo)熱管) 匯源分隔匯源分隔環(huán)境適應(yīng)性好環(huán)境適應(yīng)性好 4 兩相閉式熱虹吸管兩相閉式熱虹吸管重力熱管、熱虹吸管重力熱管、熱虹吸管 與有芯熱管的區(qū)別在于冷凝液回流的機理不同與有芯熱管的區(qū)別在于冷凝液回流的機理不同 熱虹

25、吸管是依靠冷凝液自身重力回流熱虹吸管是依靠冷凝液自身重力回流 有芯熱管是依靠毛細(xì)抽吸力使冷凝液回流有芯熱管是依靠毛細(xì)抽吸力使冷凝液回流 重力熱管的特點：重力熱管的特點： * 不需要吸液芯，制作簡單，成本低廉不需要吸液芯，制作簡單，成本低廉 * 減少了吸液芯本身產(chǎn)生的熱阻減少了吸液芯本身產(chǎn)生的熱阻R3與與R7， 具有良好的傳熱性能具有良好的傳熱性能 * 一切由吸液芯引起的故障，均可避免，一切由吸液芯引起的故障，均可避免， 工作可靠工作可靠 重力熱管應(yīng)用場合：重力熱管應(yīng)用場合： 只能應(yīng)用于重力場中，而不能用于空間（無重力場）；只能應(yīng)用于重力場中，而不能用于空間（無重力場）； 只能將熱管的下部作為加

26、熱段，而上部作為冷凝段；只能將熱管的下部作為加熱段，而上部作為冷凝段； 主要用于傳熱，不能用于均溫；主要用于傳熱，不能用于均溫； 可以作為熱二極管?？梢宰鳛闊岫O管。 根據(jù)重力熱管具有的特點，國內(nèi)作為余熱回收用的熱管換熱器大多根據(jù)重力熱管具有的特點，國內(nèi)作為余熱回收用的熱管換熱器大多 數(shù)采用這種形式的熱管。數(shù)采用這種形式的熱管。 5 熱管分類熱管分類 按照熱管管內(nèi)工作溫度分： 低溫?zé)峁艿蜏責(zé)峁?-273(-2730)0)、常溫?zé)峁?、常溫?zé)峁?0(0250)250)、中溫?zé)峁?、中溫?zé)峁?250(250450)450)、 高溫?zé)峁芨邷責(zé)峁?450(4501000)1000)。 按照工作液體回流動力

27、分： 有芯熱管、兩相閉式熱虹吸管有芯熱管、兩相閉式熱虹吸管( (又稱重力熱管又稱重力熱管) )、重力輔助熱管、旋轉(zhuǎn)熱管、重力輔助熱管、旋轉(zhuǎn)熱管、 電流體動力熱管、磁流體動力熱管、滲透熱管。電流體動力熱管、磁流體動力熱管、滲透熱管。 按管殼與工作液體的組合方式分： 銅銅- -水熱管、碳鋼水熱管、碳鋼- -水熱管、鋁水熱管、鋁- -丙酮熱管、碳鋼 丙酮熱管、碳鋼- -萘熱管、不銹鋼萘熱管、不銹鋼- -鈉熱管。鈉熱管。 按結(jié)構(gòu)形式分按結(jié)構(gòu)形式分: 普通熱管、分離式熱管、毛細(xì)泵回路管、微型熱管、平板熱管、徑向熱管普通熱管、分離式熱管、毛細(xì)泵回路管、微型熱管、平板熱管、徑向熱管 按熱管的功用分按熱管的功

28、用分: 傳輸熱量的熱管、熱二極管、熱開關(guān)、熱控制用熱管、仿真熱管、制冷熱傳輸熱量的熱管、熱二極管、熱開關(guān)、熱控制用熱管、仿真熱管、制冷熱 管管 6 熱管的相容性及壽命熱管的相容性及壽命 相容性指熱管在預(yù)期的設(shè)計壽命內(nèi)，管內(nèi)工作液體同殼體不發(fā)生顯著的相容性指熱管在預(yù)期的設(shè)計壽命內(nèi)，管內(nèi)工作液體同殼體不發(fā)生顯著的 化學(xué)反應(yīng)或物理變化。影響熱管壽命及工作的重要因素之一產(chǎn)生不凝性化學(xué)反應(yīng)或物理變化。影響熱管壽命及工作的重要因素之一產(chǎn)生不凝性 氣體氣體 由于工作液體與管殼材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或電化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生不凝性氣體，由于工作液體與管殼材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或電化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生不凝性氣體， 在熱管工作時，該氣體被

29、蒸汽流吹掃到冷凝段聚集起來形成氣塞，從而使有在熱管工作時，該氣體被蒸汽流吹掃到冷凝段聚集起來形成氣塞，從而使有 效冷凝面積減小，熱阻增大，傳熱性能惡化。這種不相容的最典型例子就是效冷凝面積減小，熱阻增大，傳熱性能惡化。這種不相容的最典型例子就是 碳鋼碳鋼-水熱管，由于碳鋼中的鐵與水發(fā)生以下的化學(xué)反應(yīng)：水熱管，由于碳鋼中的鐵與水發(fā)生以下的化學(xué)反應(yīng)： Fe + 2 H2O = Fe(OH) 2 + H2 3Fe + 4 H2O Fe3O4 + 4 H2 Fe(OH) 2 Fe3O4 + H2O + H2 所產(chǎn)生的不凝性氫氣將使熱管性能惡化，傳熱能力降低甚至失效。所產(chǎn)生的不凝性氫氣將使熱管性能惡化，

30、傳熱能力降低甚至失效。 只有長期相容性良好的熱管，才能保證穩(wěn)定的傳熱性能，長期的工作只有長期相容性良好的熱管，才能保證穩(wěn)定的傳熱性能，長期的工作 壽命及工業(yè)應(yīng)用的可能性。碳鋼壽命及工業(yè)應(yīng)用的可能性。碳鋼-水熱管正是通過化學(xué)處理的方法，有效地水熱管正是通過化學(xué)處理的方法，有效地 解決了碳鋼與水的化學(xué)反應(yīng)問題，才使得碳鋼解決了碳鋼與水的化學(xué)反應(yīng)問題，才使得碳鋼-水熱管這種高性能、長壽命、水熱管這種高性能、長壽命、 低成本的熱管得以在工業(yè)中大規(guī)模推廣使用。低成本的熱管得以在工業(yè)中大規(guī)模推廣使用。 7 7 總結(jié)熱管的重要特點總結(jié)熱管的重要特點 *高導(dǎo)熱性高導(dǎo)熱性熱管內(nèi)部主要靠工作液體的汽、液相變傳熱，

31、熱阻很小，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)熱能力。與銀、銅、鋁等金屬相比，單位重量的熱管因此具有很高的導(dǎo)熱能力。與銀、銅、鋁等金屬相比，單位重量的熱管 可多傳遞幾個數(shù)量級的熱量?？啥鄠鬟f幾個數(shù)量級的熱量。 當(dāng)然，高導(dǎo)熱性也是相對而言的，溫差總是存在的，不可能違反熱當(dāng)然，高導(dǎo)熱性也是相對而言的，溫差總是存在的，不可能違反熱 力學(xué)第二定律，并且熱管的傳熱能力受到各種因素的限制，存在著一些力學(xué)第二定律，并且熱管的傳熱能力受到各種因素的限制，存在著一些 傳熱極限。傳熱極限。 *良好的等溫性良好的等溫性熱管內(nèi)腔的蒸汽是處于飽和狀態(tài)，飽和蒸汽的壓力熱管內(nèi)腔的蒸汽是處于飽

32、和狀態(tài)，飽和蒸汽的壓力 決定于飽和溫度，飽和蒸汽從蒸發(fā)段流向冷凝段所產(chǎn)生的壓降很小，根決定于飽和溫度，飽和蒸汽從蒸發(fā)段流向冷凝段所產(chǎn)生的壓降很小，根 據(jù)熱力學(xué)中的據(jù)熱力學(xué)中的Clausuis-Clapeyron 方程式可知，溫降亦很小，因而熱管方程式可知，溫降亦很小，因而熱管 具有優(yōu)良的等溫性。具有優(yōu)良的等溫性。 *熱流密度可變性熱流密度可變性熱管可以獨立改變蒸發(fā)段或冷卻段的加熱面積，即熱管可以獨立改變蒸發(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，以較大的

33、傳熱面積輸入熱量， 而以較小的冷卻面積輸出熱量，而以較小的冷卻面積輸出熱量， 這樣即可以改變熱流密度，這樣即可以改變熱流密度， 解決一些其他方法難以解決的解決一些其他方法難以解決的 傳熱難題。傳熱難題。 *熱流方向可逆性熱流方向可逆性一根水平放置的有芯熱管，由于其內(nèi)部循環(huán)動一根水平放置的有芯熱管，由于其內(nèi)部循環(huán)動 力是毛細(xì)力，因此任意一端受熱就可做為蒸發(fā)段，而另一端向外散熱就成力是毛細(xì)力，因此任意一端受熱就可做為蒸發(fā)段，而另一端向外散熱就成 為冷凝段。此特點可用于宇宙飛船和人造衛(wèi)星在空間的溫度展平，也可用為冷凝段。此特點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)

34、器及其他裝置。于先放熱后吸熱的化學(xué)反應(yīng)器及其他裝置。 *熱二極管與熱開關(guān)性能熱二極管與熱開關(guān)性能熱管可做成熱二極管或熱開關(guān)，所謂熱熱管可做成熱二極管或熱開關(guān)，所謂熱 二極管就是只允許熱流向一個方向流動，而不允許向相反的方向流動；二極管就是只允許熱流向一個方向流動，而不允許向相反的方向流動； 熱開關(guān)則是當(dāng)熱源溫度高于某一溫度時，熱管開始工作，當(dāng)熱源溫度熱開關(guān)則是當(dāng)熱源溫度高于某一溫度時，熱管開始工作，當(dāng)熱源溫度 低于這一溫度時，熱管就不傳熱。低于這一溫度時，熱管就不傳熱。 *恒溫特性恒溫特性（可控?zé)峁埽┢胀峁艿母鞑糠譄嶙杌旧喜浑S加熱量（可控?zé)峁埽┢胀峁艿母鞑糠譄嶙杌旧喜浑S加熱量 的變化而

35、變，因此當(dāng)加熱量變化時，熱管各部分的溫度亦隨之變化。的變化而變，因此當(dāng)加熱量變化時，熱管各部分的溫度亦隨之變化。 但人們發(fā)展了另一種熱管但人們發(fā)展了另一種熱管 可變導(dǎo)熱管，使得冷凝段的熱阻隨加熱量可變導(dǎo)熱管，使得冷凝段的熱阻隨加熱量 的增加而降低、隨加熱量的減少而增加，這樣可使熱管在加熱量大幅的增加而降低、隨加熱量的減少而增加，這樣可使熱管在加熱量大幅 度變化的情況下，蒸汽溫度變化極小，實現(xiàn)溫度的控制，這就是熱管度變化的情況下，蒸汽溫度變化極小，實現(xiàn)溫度的控制，這就是熱管 的恒溫特性。的恒溫特性。 *環(huán)境適應(yīng)性環(huán)境適應(yīng)性熱管的形狀可隨熱源和冷源的條件而變化，熱管熱管的形狀可隨熱源和冷源的條件而

36、變化，熱管 可做成電機的轉(zhuǎn)軸、燃?xì)廨啓C的葉片、鉆頭、手術(shù)刀等等，熱管也可可做成電機的轉(zhuǎn)軸、燃?xì)廨啓C的葉片、鉆頭、手術(shù)刀等等，熱管也可 做成分離式的以適應(yīng)長距離或冷熱流體不能混合的情況下的換熱；熱做成分離式的以適應(yīng)長距離或冷熱流體不能混合的情況下的換熱；熱 管既可以用于地面（重力場），也可用于空間（無重力場）。管既可以用于地面（重力場），也可用于空間（無重力場）。 8 8 熱管的工程應(yīng)用熱管的工程應(yīng)用 8.1熱管換熱器熱管換熱器 熱管換熱器熱管換熱器由許多單根熱管組成的換熱器由許多單根熱管組成的換熱器 特點：特點： 結(jié)構(gòu)簡單，換熱效率高；壓力損失??；安全可靠；靈活調(diào)溫結(jié)構(gòu)簡單，換熱效率高；壓力損

37、失?。话踩煽?；靈活調(diào)溫 類型與結(jié)構(gòu)：類型與結(jié)構(gòu)： 按照熱流體和冷流體的狀態(tài)，熱管換熱器可分為：按照熱流體和冷流體的狀態(tài)，熱管換熱器可分為： 氣氣氣式、氣氣式、氣汽式、氣汽式、氣液式、液液式、液液式、液液式、液氣式氣式 按結(jié)構(gòu)型式分：按結(jié)構(gòu)型式分： 可分為整體式、分離式、回轉(zhuǎn)式和組合式可分為整體式、分離式、回轉(zhuǎn)式和組合式 氣氣氣式熱管換熱器氣式熱管換熱器 整體式熱管換熱器的特點：整體式熱管換熱器的特點： * *高效傳熱高效傳熱熱管的冷、熱側(cè)均可根據(jù)需要采用高頻焊翅片強化傳熱；熱管的冷、熱側(cè)均可根據(jù)需要采用高頻焊翅片強化傳熱； * *流動阻力??；流動阻力?。?* *體積小、重量輕（強化傳熱）體積

38、小、重量輕（強化傳熱）; ; * * 能避免冷、熱流體的串流，每根熱管都是相對獨立的密閉單元，冷、熱流體都在管能避免冷、熱流體的串流，每根熱管都是相對獨立的密閉單元，冷、熱流體都在管 外流動，并由中間密封板嚴(yán)密的將冷、熱流體隔開；外流動，并由中間密封板嚴(yán)密的將冷、熱流體隔開； * * 防止和降低露點腐蝕，通過調(diào)整熱管根數(shù)或調(diào)整熱管冷熱側(cè)的傳熱面積比，使熱管防止和降低露點腐蝕，通過調(diào)整熱管根數(shù)或調(diào)整熱管冷熱側(cè)的傳熱面積比，使熱管 的管壁溫度盡量提高到露點溫度以上或在合適的區(qū)域；的管壁溫度盡量提高到露點溫度以上或在合適的區(qū)域； * * 有效的防止積灰，換熱器設(shè)計可采用變截面結(jié)構(gòu)，保證流體進(jìn)出口等流

39、速流動，達(dá)有效的防止積灰，換熱器設(shè)計可采用變截面結(jié)構(gòu)，保證流體進(jìn)出口等流速流動，達(dá) 到自清灰的目的；到自清灰的目的； * * 無任何轉(zhuǎn)動部件，沒有附加動力消耗，不需要經(jīng)常更換元件，即使有部分元件損壞，無任何轉(zhuǎn)動部件，沒有附加動力消耗，不需要經(jīng)常更換元件，即使有部分元件損壞， 也不影響正常生產(chǎn)；也不影響正常生產(chǎn)； * * 單根熱管的損壞不影響其它的熱管，同時對整體換熱效果的影響也可忽略不記。單根熱管的損壞不影響其它的熱管，同時對整體換熱效果的影響也可忽略不記。 加熱爐余熱回收加熱爐余熱回收 某煉油廠加熱爐用的熱管空氣預(yù)熱器某煉油廠加熱爐用的熱管空氣預(yù)熱器 某化工廠加熱爐熱管空氣預(yù)熱器某化工廠加熱

40、爐熱管空氣預(yù)熱器 某石化二聯(lián)合加熱爐熱管空預(yù)器某石化二聯(lián)合加熱爐熱管空預(yù)器 8.2 航天上的應(yīng)用航天上的應(yīng)用 “1979年，當(dāng)閔桂榮率領(lǐng)空間熱物理代表團(tuán)赴美參加美年，當(dāng)閔桂榮率領(lǐng)空間熱物理代表團(tuán)赴美參加美 國宇航學(xué)會熱物理年會時，他的大會報告讓西方專家嚇了國宇航學(xué)會熱物理年會時，他的大會報告讓西方專家嚇了 一跳。偌大的飯店里，因為中國代表團(tuán)所做報告產(chǎn)生轟動一跳。偌大的飯店里，因為中國代表團(tuán)所做報告產(chǎn)生轟動 效應(yīng)，其他兩個會議竟然暫停了下來。這是中國航天科技效應(yīng)，其他兩個會議竟然暫停了下來。這是中國航天科技 工作者首次在國際會議上進(jìn)行高水平的航天學(xué)術(shù)報告。與工作者首次在國際會議上進(jìn)行高水平的航天

41、學(xué)術(shù)報告。與 會的國外專家這才發(fā)現(xiàn)，會的國外專家這才發(fā)現(xiàn)，先進(jìn)的熱管先進(jìn)的熱管、百葉窗等熱控技術(shù)、百葉窗等熱控技術(shù) 在中國衛(wèi)星上的應(yīng)用竟然比歐洲、日本早了十年。在中國衛(wèi)星上的應(yīng)用竟然比歐洲、日本早了十年?！闭?自自中國航天報中國航天報 熱管適應(yīng)航天技術(shù)的發(fā)展的要求而發(fā)展的，所以熱管技熱管適應(yīng)航天技術(shù)的發(fā)展的要求而發(fā)展的，所以熱管技 術(shù)在航天領(lǐng)域得到了許多非常重要的應(yīng)用。由于航天領(lǐng)域中術(shù)在航天領(lǐng)域得到了許多非常重要的應(yīng)用。由于航天領(lǐng)域中 熱管運行可靠性及其本身的各種性能都有嚴(yán)格的要求。這些熱管運行可靠性及其本身的各種性能都有嚴(yán)格的要求。這些 要求也促進(jìn)了熱管技術(shù)的發(fā)展。下面是一個具體的應(yīng)用實例

42、，要求也促進(jìn)了熱管技術(shù)的發(fā)展。下面是一個具體的應(yīng)用實例， 從中就可以看出從中就可以看出熱管技術(shù)熱管技術(shù)在航天領(lǐng)域的重要位置。在航天領(lǐng)域的重要位置。 要求：要求：質(zhì)量小、高性能、高可靠、長壽命和能耐受空間環(huán)境（微重力、發(fā)射質(zhì)量小、高性能、高可靠、長壽命和能耐受空間環(huán)境（微重力、發(fā)射 時的力學(xué)環(huán)時的力學(xué)環(huán) 境、空間粒子輻射等）境、空間粒子輻射等） 航天器常用的熱管：航天器常用的熱管：鋁合金軸向槽道熱管鋁合金軸向槽道熱管工質(zhì)：工質(zhì)：氨、丙酮、氮、氖氨、丙酮、氮、氖 8.3 熱管低溫樁（形成永凍土）熱管低溫樁（形成永凍土） 利用二極管特性：利用二極管特性： 冬季冬季將地下熱量傳遞給地面上空氣（輻射及對

43、流）將地下熱量傳遞給地面上空氣（輻射及對流） 夏季夏季截止工作截止工作 美阿拉斯加輸油管線支撐美阿拉斯加輸油管線支撐 1300公里，公里，112000根鋼根鋼 氨重力熱管，熱管長氨重力熱管，熱管長9 23米米 熱管穩(wěn)定熱管穩(wěn)定青藏鐵路凍土路基凍土路基 國家重大建設(shè)工程，也是世界上最著名的工程之一。國家重大建設(shè)工程，也是世界上最著名的工程之一。 青藏鐵路格爾木至拉薩段全長青藏鐵路格爾木至拉薩段全長11421142公里，連續(xù)多年凍土區(qū)有公里，連續(xù)多年凍土區(qū)有547547公里。公里。 凍土層冬季凍結(jié)夏季消融，建設(shè)于凍土之上的鐵路會扭曲變形導(dǎo)致災(zāi)難。凍土層冬季凍結(jié)夏季消融，建設(shè)于凍土之上的鐵路會扭曲變

44、形導(dǎo)致災(zāi)難。 利用熱管單向?qū)嵝?，形成永久的凍土層，解決青藏鐵路凍土變形最有效利用熱管單向?qū)嵝?，形成永久的凍土層，解決青藏鐵路凍土變形最有效 而經(jīng)濟(jì)的方法。而經(jīng)濟(jì)的方法。 8.4 熱管太陽能集熱器熱管太陽能集熱器 8.5 熱管應(yīng)用于電子領(lǐng)域熱管應(yīng)用于電子領(lǐng)域 電子技術(shù)近年來迅速發(fā)展，電子器件的高頻、高速以及集成電路的密集和小電子技術(shù)近年來迅速發(fā)展，電子器件的高頻、高速以及集成電路的密集和小 型化，使得單位容積電子器件的發(fā)熱量快速提高，而電子器件正常工作必須在一型化，使得單位容積電子器件的發(fā)熱量快速提高，而電子器件正常工作必須在一 定的溫度范圍之內(nèi)，電子器件的散熱成為了其發(fā)展的一個瓶頸，因此電

45、子技術(shù)的定的溫度范圍之內(nèi)，電子器件的散熱成為了其發(fā)展的一個瓶頸，因此電子技術(shù)的 發(fā)展需要有良好的散熱手段來保證。發(fā)展需要有良好的散熱手段來保證。 管式熱管散熱器示意圖管式熱管散熱器示意圖 1為冷凝段為冷凝段 2為蒸發(fā)段為蒸發(fā)段 熱管問世以來，使電力電子裝置的散熱系統(tǒng)有了新的熱管問世以來，使電力電子裝置的散熱系統(tǒng)有了新的 發(fā)展。熱管使自冷的應(yīng)用范圍迅速擴(kuò)大。因為熱管自冷散發(fā)展。熱管使自冷的應(yīng)用范圍迅速擴(kuò)大。因為熱管自冷散 熱系統(tǒng)無需風(fēng)扇、沒有噪音、免維修、安全可靠，熱管風(fēng)熱系統(tǒng)無需風(fēng)扇、沒有噪音、免維修、安全可靠，熱管風(fēng) 冷甚至自冷可以取代水冷系統(tǒng)，節(jié)約水資源和相關(guān)的輔助冷甚至自冷可以取代水冷系

46、統(tǒng)，節(jié)約水資源和相關(guān)的輔助 設(shè)備投資。此外，熱管散熱還能將發(fā)熱件集中，甚至密封，設(shè)備投資。此外，熱管散熱還能將發(fā)熱件集中，甚至密封， 而將散熱部分移到外部或遠(yuǎn)處，能防塵、防潮、防爆，提而將散熱部分移到外部或遠(yuǎn)處，能防塵、防潮、防爆，提 高電器設(shè)備的安全可靠性和應(yīng)用范圍高電器設(shè)備的安全可靠性和應(yīng)用范圍 近年來，大功率電子器件的冷卻上采用了熱管，收到較好效果。近年來，大功率電子器件的冷卻上采用了熱管，收到較好效果。如上圖所示如上圖所示， 對于大功率的晶體管采用圓柱形熱管作為散熱元件。對于大功率的晶體管采用圓柱形熱管作為散熱元件。 在解決在解決CPU溫度的問題時，銅、純鋁制散熱器已經(jīng)成為最為普及的產(chǎn)

47、品但其傳溫度的問題時，銅、純鋁制散熱器已經(jīng)成為最為普及的產(chǎn)品但其傳 熱性能仍然遠(yuǎn)小于熱管散熱器。采用熱管技術(shù)的散熱器也越來越多，有些廠商甚熱性能仍然遠(yuǎn)小于熱管散熱器。采用熱管技術(shù)的散熱器也越來越多，有些廠商甚 至拿它作為賣點或者樹立品牌形象。至拿它作為賣點或者樹立品牌形象。 熱管應(yīng)用于電子元器件散熱熱管應(yīng)用于電子元器件散熱 熱管散熱：熱管散熱： 強化傳熱、體積及緊湊、無噪音、高度可靠強化傳熱、體積及緊湊、無噪音、高度可靠 8.5.1 筆記本電腦散熱筆記本電腦散熱 8.5.2 臺式電腦散熱臺式電腦散熱 8.5.3 可控硅原件散熱可控硅原件散熱 熱管技術(shù)以其獨特的性能，在近年來的熱管技術(shù)以其獨特的

48、性能，在近年來的 工程應(yīng)用中日益普及，在各方面都取得了良好工程應(yīng)用中日益普及，在各方面都取得了良好 的效果。的效果。 熱管的繼續(xù)發(fā)展向著熱管的繼續(xù)發(fā)展向著更加高效、更普及、更加高效、更普及、 微型化、大規(guī)?；⑿突?、大規(guī)?；姆较蚯斑M(jìn)。的方向前進(jìn)。 熱管技術(shù)發(fā)展前景熱管技術(shù)發(fā)展前景 1983年開始研究，參加第一屆熱管會議，東北熱管協(xié)年開始研究，參加第一屆熱管會議，東北熱管協(xié) 會理事單位。會理事單位。 汽車熱管采暖裝置汽車熱管采暖裝置 熱管式鍋爐節(jié)能消煙裝置熱管式鍋爐節(jié)能消煙裝置 硫酸工業(yè)熱管換熱器硫酸工業(yè)熱管換熱器 內(nèi)燃機排氣蒸發(fā)噴射節(jié)能裝置內(nèi)燃機排氣蒸發(fā)噴射節(jié)能裝置 熱管式可控硅散熱器研究熱

49、管式可控硅散熱器研究 熱管熱風(fēng)爐熱管熱風(fēng)爐 平板及多槽道微熱管研究平板及多槽道微熱管研究 真空相變供熱裝置及系統(tǒng)真空相變供熱裝置及系統(tǒng) 熱管鍋爐及真空相變鍋爐熱管鍋爐及真空相變鍋爐 異形分離式熱管研究異形分離式熱管研究 1. 3 吉林大學(xué)（原吉林工大）研究進(jìn)展 熱管內(nèi)質(zhì)量流、壓力和溫度分布熱管內(nèi)質(zhì)量流、壓力和溫度分布 熱管的工作特性熱管的工作特性 熱管液汽分界面的形狀熱管液汽分界面的形狀 （a）管起動前的液）管起動前的液汽交界面汽交界面 （b）熱管工作時的液）熱管工作時的液汽交界面汽交界面 （c）吸液芯內(nèi)液）吸液芯內(nèi)液汽界面參數(shù)汽界面參數(shù) 對于普通熱管，其液體和蒸汽循環(huán)的主對于普通熱管，其液體和蒸汽循環(huán)的主 要動力是毛細(xì)材料和液體結(jié)合所產(chǎn)生的毛細(xì)要動力是毛細(xì)材料和液體結(jié)合所產(chǎn)生的毛細(xì) 力。假設(shè)熱管中沿蒸發(fā)段蒸發(fā)率是均勻的，力。假設(shè)熱管中沿蒸發(fā)段蒸發(fā)率是均勻的， 沿冷凝段冷凝率也是均勻的，則其質(zhì)量流率、沿冷凝段冷凝率也是均勻的，則其