热管技术及其工程的应用

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1、热管技术及其工程应用(1)HeatpipeTechnologyandEngineeringApplication什么是热管？热管从何而来？有什么作用？热管工作的原理是什么？有何特性？热管跟普通的“管”有什么区别？什么是热管换热器？常见的热管有哪些种类？如何设计热管换热器？我们日常生活中有哪些场合使用了热管换热器？热管换热器的研究发展前景如何？ 第一章    绪论一．热管换热器的研究背景       当今传热工程面临两大问题：研究高绝热材料和高导热材料。具有良好导热性的材料有铝[(λ＝202W/m•℃)]、柴

2、铜[λ＝385W/m•℃]、和银：λ＝410W/m•℃)]，但其导热系数只能达到102W/m•℃的数量级，远不能满足某些工程中的快速散热和传热需要，热管的发明就解决了这一问题。热管的相当导热系数可达105W/m•℃的数量级．为一般金属材料的数百倍乃至上千倍。它可将大量热量通过很小的截面积远距离地传输而无需外加动力。由于热管具有导热性能好、结构简单、工作可靠、温度均匀等良好性能．热管是传热领域的重大发明和科技成果，给人类社会带来巨大的实用价值。热管的发展史·热管的原理首先是由美国俄亥俄州通用发动机公司的R.S

3、.Gaugler于1944年在美国专利中提出的。·1962年L.Trefethen再次提出类似于Gaugler的传热元件用于宇宙飞船，但因这种建议并未经过实验证明，亦未能付诸实施。·1967年一根不锈钢-水热管首次被送入地球卫星轨道并运行成功，从此吸引了很多科学技术工作人员从事热管研究。·1970年在美国出现了供应商品热管的部门，热管的应用范围从宇航扩大到了地面。·1980年美国Q-Dot公司生产了热管废热锅炉，日本帝人工程公司也成功地用热管做成锅炉给水预热器，解决了排烟的露点腐蚀问题。·1984年Cott

4、er较完整地提出了微型热管的理论及展望，为微型热管的研究与应用奠定了理论基础。70年代以来，热管技术飞速发展，各国的科研机构、高等院校、公司及厂矿均开展了多方面的开发、应用研究，国际间、地区间及各国自身的热管技术交流活动日益频繁。     1973年在德国斯图加特召开了第一届国际热管会议后；     1976年在意大利的波伦亚召开了第二届国际热管会议；     1978年在美国加尼福利亚州召开了第三届国际热管会议；     此后1981年在英国伦敦， 1984年在日本筑波,1987在法国格林贝尔，1990年

5、在前苏联明斯克，1992年在中国北京，1995年在美国新墨西哥州，1997在德国斯图加特，1999年在日本东京，2002年在俄罗斯莫斯科，2004年在中国上海分别召开了第四至十三届国际热管会议；     除此之外，中日双方从1985年至1994年分别召开了四届双边及多边热管技术研讨会；     1996年在澳大利亚墨尔本召开的多边会议正式发展为国际热管技术研讨会。我国于1970年开始的热管研制工作．首先是为航天技术发展的需要而进行的。     1976年12月7日，在卫星上首次应用热管取得了成功；我国气象卫

6、星也应用了热管，取得了预期的效果。    由于我国是一个发展中国家，能源的中和利用水平较低，因此自80年代初我国的热管研究及开发的重点转向节能及能源的合理利用，相继开发了热管气-气换热器，热管余热锅炉、高温热管蒸气发生器，高温热管热风炉等各类热管产品。从1987到1991年．我国先后在四川、福建、北京、浙江、河北等地8台130t／h以上电站锅炉上应用了大型热管换热器，回收烟气余热加热锅炉鼓风空气。      我国的热管技术工业化应用的开发研究发展迅速，学术交流活动也十分活跃，从1983年起已经先后召开了八届

7、全国性的热管会议。热管技术及其工程应用(2)第二章  热管及其特性热管：是一种传热性极好的人工构件，常用的热管由三部分组成：主体为一根封闭的金属管（管壳），内部空腔内有少量工作介质（工作液）和毛细结构（管芯），管内的空气及其他杂物必须排除在外。热管工作时利用了三种物理学原理： ⑴在真空状态下，液体的沸点降低； ⑵同种物质的汽化潜热比显热高的多； ⑶多孔毛细结构对液体的抽吸力可使液体流动。   从传热状况看，热管沿轴向可分为蒸发段，绝热段和冷凝段三部分。 一.热管的组成图2.1热管示意图1—管壳；2—管芯；3

8、—蒸汽腔；4—工作液国外资料: (From http://www.heatpipe.com)Atraditionalheatpipeisahollowcylinderfilledwithavaporizableliquid.    A.Heatisabsorbedintheevaporatingsection.   B.Fluidboilstovaporphase.   C.Heatisreleasedfromt