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熱管定義及其優越性
2016-01-19 15:47:31
1.     熱管定義及熱管原理
熱管(heat pipe),按較精確的定義,應稱之謂“封閉兩相傳熱系統”,即在一個封閉的體系內,依*流體的相態變化(液相變為汽相或汽相變為液相)來傳遞熱量的裝置。眾所周知,當某種介質由液相變為汽相(如水蒸發或沸騰)時,會吸收熱量;而當介質由汽相變為液相(如蒸汽的凝結)時,會放出熱量。將這兩種過程巧妙地結合在一起,并置于封閉的容器內,就構成了一個先進的傳熱元件---熱管了。熱管的典型結構如圖1所示。一個園筒狀的容器,內部襯以多孔性的材料,將容器內部抽成某種程度的真空,然后注入一定量的液體(介質)并將容器密封起來。這樣,一支熱管就做成了。
圖1 熱管的典型結構和工作原理 
如果將熱管的一端加熱,另一端冷卻,中間用隔板或絕熱材料將二者分開,這樣,熱管內部將開始兩相傳熱過程。加熱段的介質會沸騰或蒸發,吸收汽化潛熱,由液體變為蒸汽。產生的蒸汽在管內一定壓差的作用下,流動到冷卻段,蒸汽遇到冷的壁面會凝結成液體,同時放出汽化潛熱,通過管壁傳給外面的冷源。冷凝下來的液體依*管內壁的多孔材料所產生的毛細管力再回流到加熱段,重新開始蒸發吸熱過程。這樣,通過管內介質的連續相變,完成了熱量的連續轉移。
當熱管在地面上應用時,可以讓重力來幫助凝液回流,這時,就不需要管內吸液芯了,只要將熱管傾斜放置或垂直放置,讓加熱段在下方,冷卻段在上方就可以了。這樣的熱管叫重力輔助熱管或重力熱管。下面講述的熱管換熱器,絕大部分用的都是重力熱管。
2.     熱管的優越性
傳熱性能優越。由于管內是高效的相變傳熱,其相當導熱系數是銅的幾十倍,甚至幾百倍,故有超導熱體之稱。如果將一支熱管和一支同樣尺寸的銅棒同時插入80—90度的熱水中,在最初的時刻,如果您敢用手摸一下銅棒,您卻不敢觸摸燙手的熱管,因為熱管具有良好的等溫性,熱管上部的溫度幾乎與熱水相同。每支熱管都是一個獨立的傳熱元件,可做成不同的形狀和結構,適用于不同的應用場合。熱管的加熱段和冷卻段,都是管外換熱,容易處理換熱面的積灰和腐蝕。 通過改變介質和管材,可用于不同溫度下的傳熱。此外熱管還具有安裝、拆卸、更換、維護方便等優點。
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