熱管技術與應用課件

第9章熱管技術及其工程應用第9章熱管技術19熱管技術及其工程應用1963年,熱管誕生于美國LOsalamos國家實驗室的G.M.Grover之手,它巧妙地利用了氣液變化過程中的吸放熱原理,具備了超過任何已知金屬的導熱能力熱管技術的原理,主要是利用工作流體的蒸發(fā)與冷凝來傳遞熱量(熱管工作流體涵蓋從低溫應用的氦、氮,到高溫應用的鈉、鉀等液態(tài)金屬;較為常見的熱管工作流體則有氨、水、丙酬及甲醇等)。熱管一般是由管殼、吸液芯和端蓋三個部分組成。將管內抽至較高的真空度后充以適量的工作流體,使得緊貼管內壁的吸液芯毛細多孔材料中充滿液體后加以密封。順德職院機電糸9熱管技術及其工程應用29熱管技術及其工程應用9.1熱管的組成2314蒸發(fā)段絕熱段凝結段圖7.1熱管示意圖1管殼;2管芯;3蒸汽腔;4工作液順德職院機電糸9熱管技術及其工程應用39熱管技術及其工程應用熱管:是一種傳熱性極好的人工構件,常用的熱管由三部分組成:主體為一根封閉的金屬管(管殼),內部空腔內有少量工作介質(工作液)和毛細結構(管芯),管內的空氣及其他雜物必須排除在外。熱管工作時利用了三種物理學原理:()在真空狀態(tài)下,液體的沸點降低(2)同種物質的汽化潛熱比顯熱高的多;(3)多孔毛細結構對液體的抽吸力可使液體流動。從傳熱狀況看,熱管沿軸向可分為蒸發(fā)段,絕熱段和冷凝段三部分。順德職院機電糸9熱管技術及其工程應用49熱管技術及其工程應用(1)熱管的管殼是受壓部件,要求由高導熱率、耐壓、耐熱應力的材料制造。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,工質與管殼不發(fā)生化學反應,不產生氣體。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、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,并承受管內外壓力不等時所產生的壓力差。順德職院機電糸9熱管技術及其工程應用59熱管技術及其工程應用(2)熱管的管芯是一種緊貼管殼內壁的毛細結構,通常用多層金屬絲網或纖維、布等以襯里形式緊貼內壁以減小接觸熱阻,襯里也可由多孔陶瓷或燒結金屬構成。如下圖所示為幾種不同的管芯的結果示意圖(順德職院機電糸9熱管技術及其工程應用69熱管技術及其工程應用燒結式熱管制造工藝燒結式熱管,顧名思義,其毛細結構是通過高溫下銅粉燒結制造而成的。我們最常見的水介質燒結式熱管制造流程大致為:選取99.5%純度的銅粉,銅粉單體粒徑一定要控制在75~150微米。首先使用工具將外徑5mm紅銅管內部清除干凈,去除毛刺,接著將銅管放到稀硫酸中使用超聲波清洗。清洗干凈之后我們將得到一根內外壁皆十分光滑無氧化物的銅管。此時將一根細鋼棍插到銅管里(需要工具精確地將鋼棍兒固定在銅管的中央,以方便銅粉均勻填充),將銅管底部用銅片暫時封閉。接著就可以把純銅粉倒入銅管了。裝填完畢之后就可以拿到燒結爐進行燒結。在燒結過程中,溫度的把控也很重要。一般燒結爐峰值溫度控制在800~850度(根據熱管產品要求的滲透率規(guī)定)。燒結完成之后使用一個輔助工具把銅管加緊,使用工具把鋼棍抽出即可順德職院機電糸9熱管技術及其工程應用79熱管技術及其工程應用(3)熱管的工作液要有較高的汽化潛熱、導熱系數,合適的飽和壓力及沸點,較低的粘度及良好的穩(wěn)定性。工作液體還應有較大的表面張力和潤濕毛細結構的能力,使毛細結構能對工作液作用并產生必須的毛細力。工作液還不能對毛細結構和管壁產生溶解作用,否則被溶解的物質將積累在蒸發(fā)段破壞毛細結構。順德職院機電糸9熱管技術及其工程應用89熱管技術及其工程應用如圖:當熱管的一端受熱熱量輸出時毛細芯中的液體蒸發(fā)汽化,蒸汽在微小的壓差下流向另一端放出熱量凝結成液體,液體在沿多孔材料靠毛細力的作用流回蒸嘆液西發(fā)段。如此循環(huán)不已,熱飽和汽工作液四量便從一端傳到了另一端!順德職院機電糸9熱管技術及其工程應用99熱管技術及其工程應用在這一熱量轉移的過程中,具體包含了以下六個相互關聯的過程:(1)熱量從熱源通過熱管管壁和充滿工作液的吸液芯傳遞到液氣分界面;(2)液體在蒸發(fā)段的液氣分界面上蒸發(fā)(3)蒸汽腔內的蒸汽從蒸發(fā)段流向冷凝段(4)蒸汽在冷凝段內的液-氣分界面上凝結(5)熱量從液-氣分界面通過吸液芯、液體和管壁傳給冷源(6)在吸液芯內由于毛細作用(或重力等)是冷凝后的工作也體回流到蒸發(fā)段。順德職院機電糸9熱管技術及其工程應用10熱管技術與應用課件11熱管技術與應用課件12熱管技術與應用課件13熱管技術與應用課件14熱管技術與應用課件15熱管技術與應用課件16熱管技術與應用課件17熱管技術與應用課件18熱管技術與應用課件19熱管技術與應用課件20熱管技術與應用課件21熱管技術與應用課件22熱管技術與應用課件23熱管技術與應用課件24熱管技術與應用課件25熱管技術與應用課件26熱管技術與應用課件27熱管技術與應用課件28熱管技術與應用課件29熱管技術與應用課件30熱管技術與應用課件31熱管技術與應用課件32第9章熱管技術及其工程應用第9章熱管技術339熱管技術及其工程應用1963年,熱管誕生于美國LOsalamos國家實驗室的G.M.Grover之手,它巧妙地利用了氣液變化過程中的吸放熱原理,具備了超過任何已知金屬的導熱能力熱管技術的原理,主要是利用工作流體的蒸發(fā)與冷凝來傳遞熱量(熱管工作流體涵蓋從低溫應用的氦、氮,到高溫應用的鈉、鉀等液態(tài)金屬;較為常見的熱管工作流體則有氨、水、丙酬及甲醇等)。熱管一般是由管殼、吸液芯和端蓋三個部分組成。將管內抽至較高的真空度后充以適量的工作流體,使得緊貼管內壁的吸液芯毛細多孔材料中充滿液體后加以密封。順德職院機電糸9熱管技術及其工程應用349熱管技術及其工程應用9.1熱管的組成2314蒸發(fā)段絕熱段凝結段圖7.1熱管示意圖1管殼;2管芯;3蒸汽腔;4工作液順德職院機電糸9熱管技術及其工程應用359熱管技術及其工程應用熱管:是一種傳熱性極好的人工構件,常用的熱管由三部分組成:主體為一根封閉的金屬管(管殼),內部空腔內有少量工作介質(工作液)和毛細結構(管芯),管內的空氣及其他雜物必須排除在外。熱管工作時利用了三種物理學原理:()在真空狀態(tài)下,液體的沸點降低(2)同種物質的汽化潛熱比顯熱高的多;(3)多孔毛細結構對液體的抽吸力可使液體流動。從傳熱狀況看,熱管沿軸向可分為蒸發(fā)段,絕熱段和冷凝段三部分。順德職院機電糸9熱管技術及其工程應用369熱管技術及其工程應用(1)熱管的管殼是受壓部件,要求由高導熱率、耐壓、耐熱應力的材料制造。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,工質與管殼不發(fā)生化學反應,不產生氣體。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、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,并承受管內外壓力不等時所產生的壓力差。順德職院機電糸9熱管技術及其工程應用379熱管技術及其工程應用(2)熱管的管芯是一種緊貼管殼內壁的毛細結構,通常用多層金屬絲網或纖維、布等以襯里形式緊貼內壁以減小接觸熱阻,襯里也可由多孔陶瓷或燒結金屬構成。如下圖所示為幾種不同的管芯的結果示意圖(順德職院機電糸9熱管技術及其工程應用389熱管技術及其工程應用燒結式熱管制造工藝燒結式熱管,顧名思義,其毛細結構是通過高溫下銅粉燒結制造而成的。我們最常見的水介質燒結式熱管制造流程大致為:選取99.5%純度的銅粉,銅粉單體粒徑一定要控制在75~150微米。首先使用工具將外徑5mm紅銅管內部清除干凈,去除毛刺,接著將銅管放到稀硫酸中使用超聲波清洗。清洗干凈之后我們將得到一根內外壁皆十分光滑無氧化物的銅管。此時將一根細鋼棍插到銅管里(需要工具精確地將鋼棍兒固定在銅管的中央,以方便銅粉均勻填充),將銅管底部用銅片暫時封閉。接著就可以把純銅粉倒入銅管了。裝填完畢之后就可以拿到燒結爐進行燒結。在燒結過程中,溫度的把控也很重要。一般燒結爐峰值溫度控制在800~850度(根據熱管產品要求的滲透率規(guī)定)。燒結完成之后使用一個輔助工具把銅管加緊,使用工具把鋼棍抽出即可順德職院機電糸9熱管技術及其工程應用399熱管技術及其工程應用(3)熱管的工作液要有較高的汽化潛熱、導熱系數,合適的飽和壓力及沸點,較低的粘度及良好的穩(wěn)定性。工作液體還應有較大的表面張力和潤濕毛細結構的能力,使毛細結構能對工作液作用并產生必須的毛細力。工作液還不能對毛細結構和管壁產生溶解作用,否則被溶解的物質將積累在蒸發(fā)段破壞毛細結構。順德職院機電糸9熱管技術及其工程應用409熱管技術及其工程應用如圖:當熱管的一端受熱熱量輸出時毛細芯中的液體蒸發(fā)汽化,蒸汽在微小的壓差下流向另一端放出熱量凝結成液體,液體在沿多孔材料靠毛細力的作用流回蒸嘆液西發(fā)段。如此循環(huán)不已,熱飽和汽工作液四量便從一端傳到了另一端!順德職院機電糸9熱管技術及其工程應用419熱管技術及其工程應用在這一熱量轉移的過程中,具體包含了以下六個相互關聯的過程:(1)熱量從熱源通過熱管管壁和充滿工作液的吸液芯傳遞到液氣分界面;(2)液體在蒸發(fā)段的液氣分界面上蒸發(fā)(3)蒸汽腔內的蒸汽從蒸發(fā)段流向冷凝段(4)蒸汽在冷凝段內的液-氣分界面上凝結(5)熱量從液-氣分界面通過吸液芯、液體和管壁傳給冷源(6)在吸液芯內由于毛細作用(或重力等)是冷凝后的工作也體回流到蒸發(fā)段。順德職院機電糸9熱管技術及其工程應用42熱管技術與應用課件43熱管技術與應用課件44熱管技術與應用課件45熱管技術與應用課件46熱管技術與應用課件47