谈热管技术在热能工程中应用

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1、谈热管技术在热能工程中应用　　摘要：本文介绍了热管技术的发展现状，阐述了其在热能工程中的应用和发展前景，有一定参考价值。关键词：热管技术；热能工程；应用中图分类号：R151.4+4文献标识码：A文章编号：1热管的基本组成及工作原理1.1热管的基本组成常用的热管主要包括3部分结构：主体、内部空腔和毛细结构等。其中主体部分是一段封闭状态的金属管，金属管通常是由不锈钢、碳钢等金属制成的可以承受相当大压力的全封闭结构，在其内部空腔里面存在着少量的气态或者液态的工作液（水、甲醇、丙醇、氨等）以及毛细结构，金属管内的空气和杂物不能包

2、括在内。热管本身就是抽成真空的封闭系统。1.2热管的工作原理按照传热的状况，沿热管轴可以将热管分成三个工作段，即蒸发、冷凝、绝热三段。在工作过程中，外部热量导致蒸发段以及内部的液体温度升高蒸发，蒸发后蒸发段的气压迅速升高，当气压达到饱和蒸发压时，热量便以潜热的形式传递给蒸汽。在这个过程中，蒸发段内的饱和蒸汽压逐渐升高7，这样就导致蒸汽段的气压远远大于冷凝段的气压，此时蒸汽便沿着蒸汽通道慢慢流向冷凝段，然后在冷凝段进行冷凝，从而放出潜热。从冷凝段放出的潜热通过吸液芯和热管的管壁，将热量传递到管外，这样就完成了无外力的热传统

3、过程。在工作过程中，释放完热量的液体沿吸液芯进行回流，并最终回流到蒸发段，然后进行下一次的热量传递。这样周而复始，就可以不断地将热量从蒸发段传递到冷凝段。在热量传递的过程中，绝热段一方面为热管内流动的液体提供了流动的通道，另一方面还将蒸发段与冷凝段完整隔开，并且保证热管内的热量不向外界散失，从而保证了热量的有效传递。2热管在热能工程中应用的技术关键2.1均温技术主要是利用热管的等温性，将一个温度各处不相等的温度场变为一个温度各处都均匀的温度场。2.2汇源分隔技术通过使用热管将热源和冷源完全分隔开，从而完成热交换，并且分割

4、距离的长短可以根据现场需要以及热管的性能进行决定，短则几十厘米，长则100m不等。在进行连续生产的项目中利用汇源分割技术意义非凡。2.3交变热流密度通过使用热管既可以实现在小面积输入热量，大面积输出热量，还可以实现大面积内输入热量7，小面积输出热量。这样能够有效进行单位加热传热面积与单位冷却传热面积进行热流量的变换。交变热流密度在工程项目中有着非常重要的用途，如通过控制管壁温度预防露点腐蚀。2.4热控制技术通过使用热阻能够变化的可变导热管进行传热控制，这样可以有效控制温度。通常情况下，利用热控制技术可以有效控制热源与冷源

5、的温度。2.5单向导热技术在重力热管的理论下，可以实现热管的单向导热，此时的热管就是一个单项导热的零部件。单项导热技术通常可以使用在太阳能工程和冻土永冻工程等工程项目上。2.6旋流传热技术通过转动产生的离心力可以实现热管内的工作液体从冷凝段回流到蒸发段，或者依靠工作液体的位差实现回流。通常情况下，旋转传热技术可以用在高速钻头、电机轴等高速回转轴件等工程项目上。2.7微型热管技术微型热管与普通热管最大的不同在于微型热管的毛细力是存在于蒸汽通道旁边液缝弯月面供给的，而不是吸液芯产生的。微型热管技术通常在半导体芯片、手提电脑的

6、CPU散热、集成电路等工程项目。2.8高温热管技术7高温热管内部的工作液体主要是液态金属，在工作状态下，金属造成的饱和蒸汽压相对较低，从而不会给高温下的热管制造高压。高温热管通常应用在核工程、高温热风炉、赤热体取热、太阳能电站等工程项目。3热管技术在热能工程中的应用3.1热管技术在航空航天上的应用在航空航天工业中，各类航天器都面临着一个共同的难题，那就是航天器正对着太阳的部位温度特别高，而背对太阳的一侧温度又特别低，由于无法通过空气的对流完成气温的调节，因此这就导致两部分的温差高达300多摄氏度。在这样的情况下，利用热管

7、技术可以快速实现两部分温差的平衡。将热管安装到航天器中，面对太阳的一侧是蒸发段一侧，背对太阳的一侧是凝结段一侧。热管的蒸发段在面对太阳的一侧吸收了大量热量，其内部的工作介质蒸发后将热量传递到冷凝段，并在冷凝段释放热量再次形成液态工作介质流回蒸发段，然后再次进行循环。这样往复不停的循环就可以实现航天器两侧温度的平衡，从而避免因温差过大导致内部系统故障。3.2热管技术在铁路冻土路基上的应用在我国北方的某些地区，土壤常年处于冻土状态，每到初夏，温度升高，冻土层自下而上融化，这样就会形成翻涌导致铁路路基松懈7，从而引发列车脱轨等

8、严重交通事故。在这种情况下，使用低温热管就可以有效解决这个难题。在使用低温热管的过程中，首先要将低温热管埋进冻土层。在寒冷的季节里，冻土的温度远高于空气的温度，此时热管内的液氨工质因吸收了冻土中的热而蒸发，氨蒸汽在压力差的作用下，不断流到管腔的上部，并在上部释放出汽化潜热，然后冷凝成液体后流回蒸发段，然后再在蒸发段蒸