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热管定义及其优越性
2016-01-19 15:47:31
1.     热管定义及热管原理
热管(heat pipe),按较精确的定义,应称之谓“封闭两相传热系统”,即在一个封闭的体系内,依*流体的相态变化(液相变为汽相或汽相变为液相)来传递热量的装置。众所周知,当某种介质由液相变为汽相(如水蒸发或沸腾)时,会吸收热量;而当介质由汽相变为液相(如蒸汽的凝结)时,会放出热量。将这两种过程巧妙地结合在一起,并置于封闭的容器内,就构成了一个先进的传热元件---热管了。热管的典型结构如图1所示。一个园筒状的容器,内部衬以多孔性的材料,将容器内部抽成某种程度的真空,然后注入一定量的液体(介质)并将容器密封起来。这样,一支热管就做成了。
图1 热管的典型结构和工作原理 
如果将热管的一端加热,另一端冷却,中间用隔板或绝热材料将二者分开,这样,热管内部将开始两相传热过程。加热段的介质会沸腾或蒸发,吸收汽化潜热,由液体变为蒸汽。产生的蒸汽在管内一定压差的作用下,流动到冷却段,蒸汽遇到冷的壁面会凝结成液体,同时放出汽化潜热,通过管壁传给外面的冷源。冷凝下来的液体依*管内壁的多孔材料所产生的毛细管力再回流到加热段,重新开始蒸发吸热过程。这样,通过管内介质的连续相变,完成了热量的连续转移。
当热管在地面上应用时,可以让重力来帮助凝液回流,这时,就不需要管内吸液芯了,只要将热管倾斜放置或垂直放置,让加热段在下方,冷却段在上方就可以了。这样的热管叫重力辅助热管或重力热管。下面讲述的热管换热器,绝大部分用的都是重力热管。
2.     热管的优越性
传热性能优越。由于管内是高效的相变传热,其相当导热系数是铜的几十倍,甚至几百倍,故有超导热体之称。如果将一支热管和一支同样尺寸的铜棒同时插入80—90度的热水中,在最初的时刻,如果您敢用手摸一下铜棒,您却不敢触摸烫手的热管,因为热管具有良好的等温性,热管上部的温度几乎与热水相同。每支热管都是一个独立的传热元件,可做成不同的形状和结构,适用于不同的应用场合。热管的加热段和冷却段,都是管外换热,容易处理换热面的积灰和腐蚀。 通过改变介质和管材,可用于不同温度下的传热。此外热管还具有安装、拆卸、更换、维护方便等优点。
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