热管技能成长及其在工业和生活余热收受接收中的应用

北极星环保网讯:热管是一种新型高效的传热元件。
热管技能近年来在工程中的运用日益遍及，不仅在余热回收、节能方面取得了显著效果，而且在传统的传热传质设备更新及电子元器件冷却等方面显示出了强大的生命力。

余能是在一定经济技能条件下，在能源利用设备中没有被利用的能源，也便是多余、废弃的能源。
热管作为高效传热技能之一，在节能降耗、余热回收中发挥了主要浸染。

本文在对热管的发展及其事理进行简要阐述后，姑息热管技能在工业和生活余热回收中的运用进行深一步的谈论。

1.热管技能概述

1.1热管技能的产生及发展

热管的事理首先是由美国俄亥俄州通用发动机公司的R.S.Gaugler于1944年揭橥的专利中提出的。
由于没有实践效果的支持，以及当时处于战役历史背景下，这个设计并没有被通用发动机公司所采纳运用。

到六十年代初，随着航天奇迹的发展，向传热传质学提出了新的哀求，热管又合时而生。
1964年，美国Los Alamos科学实验室的G.M.Grover等人重新独立发明了类似于Gaugler所提出的传热装置，并进行了性能测尝尝验，正式将此传热元件命名为“HeatPipe”。
热管技能从此开始得到快速发展。

1965年，Cotter首次提出了较完全的热管理论，为往后的热管理论的研究事情奠定了根本。
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。
1984年，Cotter较完全的提出了微型热管的理论及展望，为微型热管的研究与运用奠定了理论根本。

七十年代初我国一些高档院校和研究机构开始对热管技能进行探索和研究。
至八十年代，我国的热管技能工业化运用的开拓研究发展迅速，学术互换活动也十分生动。

2006年，我国将该技能成功运用于青藏铁路冻土路基的加固并取得了良好的效果。

随着科学技能水平的不断提高，热管研究和运用的领域也将不断拓展。

1.2热管技能的传热办法和机理

热管的基本事情事理和构造如图1-1所示。

范例的热管由管壳、吸液芯、和端盖组成。
将管内抽成高真空后充以适量的事情液体，使紧贴管内壁的吸热芯毛细多孔材料中充满液体后加以密封。
管的一端为蒸发段，也称作加热段，另一端为冷凝段，也称作冷却段，根据运用须要在两端中间可支配绝热段。
当热管的一段受热时毛细芯中的液体蒸发汽化，蒸汽在眇小的压差下流向另一端放出热量凝集成液体，液体再沿多孔材料靠毛细力的浸染流回蒸发段。
如此循环不已，热量由热管的一端传至另一端。
热管在实现这一热量转移的过程中，包含了以下六个相互关联的紧张过程：

①热量从热源通过热管管壁和充满事情液体的吸液芯通报到液-汽分界面；②液体在蒸发段内的液-汽分界面上蒸发；③蒸汽腔内的蒸汽从蒸发段流到冷凝段；④蒸汽在冷凝段内的汽-液分界面上凝集；⑤热量从汽-液分界面通过吸液芯、液体和管壁传给冷源；⑥在吸液芯内由于毛细浸染使冷凝后的事情液体回流到蒸发段。

因此，如果工质不能回流，将会引起蒸发段烧干，热管即停滞事情。

管壳形状一样平常为圆形，但也不一定必须是圆管，其断面可为任意形状。
充入的工质用单一介质，液体靠毛细力回流，称此为标准热管。
但是，热管这个词也可用于液体回流不靠毛细力，而利用其他力（例如重力、离心力等）的构造。

1.3热管自身的基本优点

热管依赖自身内部事情液体相变来实现传热的传热元件，它具有以下特性：

1.3.1很高的导热性热管内部紧张靠事情液体的汽液相变传热，热阻很小，因此具有很高的导热能力。
但是其高导热性也是相对而言的，温差总是存在的，并且热管的传热能力受到各种成分的限定，存在着一些传热极限。
1.3.2优秀的等温性热管内腔的蒸汽是处于饱和状态，因而热管具有优秀的等温性。
1.3.3热流密度可变性热管可以独立改变蒸发段和冷凝段的加热面积，这样就可以改变热流密度，办理一些其他方法难以办理的传热难题。
1.3.4热流方向的可逆性水平放置的有芯热管，由于其内部循环动力是毛细力，因此其任意一端受热就可以作为蒸发段，而另一端向外散热就成为冷凝段。
1.3.5热二极管与热开关性能热管可以做成二极管或热开关，实现传热的有向性和传热过程随温度的可控性。
1.3.6恒温特性（可控热管）在输入热量大幅度变革的情形下，热管内蒸汽温度变革极小，实现温度的掌握。
1.3.7极强的环境适应性热管的形状可随热源冷源的条件而改变，并且它既可以用于地面（重力场），也可以用于空间（无重力场）。

1.4热管技能特性

根据热管的事情事理和基本特性，热管技能具有以下特性。

1.4.1温度展平便是利用热管本身的等温性，把一个温度不屈均的温度场展平成为一个均匀的温度场。
均温技能在航天翱翔器及电子设备仪器仪表板方面都有主要的运用。
1.4.2汇源分离便是指利用热管将热源和热汇（冷源）分隔在两个场所进行热交流，使得源、汇两种流体不再有互混的可能。
1.4.3变换热流密度即通过改变热管的加热面积和冷却面积，使单位面积加热和冷却传热面积上的热流量发生改变。
1.4.4热掌握（可变导热管）可变导热管为热阻可以改变的热管，可用来掌握温度，使得热管的事情温度保持基本不变。
在工程上可变导热管技能可以用来掌握热源或热源的温度。
1.4.5单引导热（热二极管）利用重力热管的传热事理，可将热管看作为单引导热元件。
热二极管事理在太阳能及冻土永冻工程中有很主要的运用。
1.4.6旋转元件的传热（旋转热管）旋转热管是在回转运动中传热的元件，其事理是热管内部液体依赖迁徙改变中的离心力从冷凝段向蒸发段回流，或是靠液体位差产生的重力。
旋转热管在工程中可用作高速回转轴件的传热元件。
1.4.7微型热管技能微型热管的毛细力是由蒸汽通道周边的液缝的弯月面供应的。
微型热管在半导体芯片、集成电路板、条记本电脑CPU的散热方面有很主要的运用。
1.4.8高温热管技能高温热管的事情液体是液态金属，其特点是饱和蒸汽压力很低，以是在高温条件下事情的热管只承受高温而不承受管内高压。
高温热管技能在核工程、太阳能电站等方面有着重要的用场。

2.热管技能的运用

热管本身不会发热、冷却或者蓄热，也不能像热泵那样，将低温热量变为高温热量。
但是，根据前述的事情事理，热管是利用管内工质的相变进行传热的。
和普通金属传热元件比较较，其传热特性赶过几个数量级。
从它的事情事理可以得知，热管从凝固点到临界温度，在能够产生相变传热的很大温度范围内均可利用。

从宇航奇迹到厨房设备，热管在加热、恒温、冷却、均热、热交流及热掌握等方面，其运用范围十分广泛。
图2-1所示概括了热管在当前的运用情形。

余能是在一定经济技能条件下，在能源利用设备中没有被利用的能源，也便是多余、废弃的能源。
它包括高温废气余热、冷却介质余热、废汽废水余热、高温产品和炉渣余热、化学反应余热、可燃废气废液和废物余热以及高压流体余压等七种。
个中最紧张的是余热。
根据调查，各行业的余热总资源约占其燃料花费总量的17%～67%，可回收利用的余热资源约为余热总资源的60%。
下面姑息热管在余热回收领域的利用作简要阐述。

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