热管定义及其优越性
2016-1-19 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。
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。