热管技术及其在多年冻土工程中的应用研究

热管在青藏高原多年冻土区高速公路应用中的适用性评价孔森;温智;吴青柏;王大雁【摘要】为了研究多年冻土区高速公路热管路基的制冷效果及适用范围,建立热管路基水热计算模型,分析不同条件下的热管路基冻土人为上限深度和热稳定状态,并将路基高度、年平均气温、气温年较差3个因素形成组合进行热管的适用范围分析.研究结果表明:对于气温年较差为12℃的冻土区,高度为4 m的热管路基适用于年平均气温低于-5.5℃的区域,高度为3 m的热管路基适用于年平均气温低于-5.8℃的区域;对于青藏高原大部分地区,在15 a的运营期限内,高速公路热管路基具有一定的局限性,其服役期限内不能保持路基稳定性;但对于风火山地区,采用高度为3 m 的热管路基可以保证工程稳定性.【期刊名称】《中南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2019(050)006【总页数】8页(P1384-1391)【关键词】热管;冷却效果;路基高度;年平均气温;气温年较差【作者】孔森;温智;吴青柏;王大雁【作者单位】中国科学院西北生态环境资源研究院冻土工程国家重点实验室,甘肃兰州,730000;中国科学院大学地球科学学院,北京,100049;中国科学院西北生态环境资源研究院冻土工程国家重点实验室,甘肃兰州,730000;中国科学院西北生态环境资源研究院冻土工程国家重点实验室,甘肃兰州,730000;中国科学院西北生态环境资源研究院冻土工程国家重点实验室,甘肃兰州,730000【正文语种】中文【中图分类】U416.1+68为了推动国家“一带一路”倡议的顺利实施，促进北方寒区经济社会发展，国家规划在“十三五”期间启动建设青藏高速公路等一大批多年冻土区高速公路工程。

高速公路在运输能力、运行速度和运营安全方面有巨大的优势，在推进西部大开发战略的实施、促进寒区经济发展以及保障国防安全等方面有不可替代的作用，然而，高速公路因其运行速度高对路面平整度和不均匀变形有严格的要求。

热管保持冻土低温的原理热管是一种利用液体在管中的自然循环运动传热的传热元件。

热管的工作原理是利用液态工作介质在低温端吸收热量，然后在管道内自然对流，输送到高温端释放热量，完成热量传递的过程。

因此，热管可以帮助保持冻土的低温环境。

在地下工程或工业生产中，需要保持土壤冻结状态以维持特定的工程要求。

冻结土壤可以提供更好的承载能力和阻止水的渗透，因此在一些地下管线工程和基础工程中，需要保持土壤的冻结状态。

而热管正是一种有效的技术手段，可以帮助维持土壤的冻结状态。

首先，我们需要了解热管在保持冻土低温中的基本原理。

当地下土壤需要保持冻结状态时，可以通过向土壤下方埋设热管，并在热管内充入工作介质（通常是液态）。

然后利用外部的冷却装置或环境来让低温端的热管吸收土壤释放的热量，使得工作介质从低温端获得热量，变成蒸气状态。

蒸汽流向高温端，然后在高温端释放热量，再变成液态工作介质，完成了一个循环。

通过这样的方式，热管可以帮助维持土壤的低温状态，从而实现保持土壤冻结状态的目的。

具体来说，热管保持冻土低温的原理可以分为以下几个步骤：第一步，热管埋入土壤中。

首先，需要在土壤下方埋设热管，使得热管的低温端能够和土壤充分接触。

通常情况下，热管需要埋设到冻土层的下方，以确保对土壤进行有效的冷却和维持低温状态。

第二步，工作介质的状态转换。

在热管中充注液态工作介质后，当热管的低温端与土壤接触时，土壤释放的热量会让工作介质发生相变，从液态转变成蒸汽状态。

这个过程是热管工作的核心，因为液态工作介质在吸收热量后能够快速蒸发成蒸汽，在热管内部形成自然对流的流动。

第三步，热量传递。

蒸汽在热管内部形成对流后，会流向热管的高温端。

在高温端，蒸汽释放热量，重新转变成液态工作介质。

这个释放热量的过程将热量传递给周围的环境，包括土壤。

通过这样的方式，热管可以起到维持土壤低温状态的作用。

通过以上几个步骤，可以看出热管保持冻土低温的原理是利用液态工作介质在热管内部的自然循环运动，通过热量的吸收和释放来维持土壤的低温状态。

热管用于寒区冻土路基加固的工作原理一、引言寒区冻土路基的加固是一项重要的工程，而热管作为一种新型的传热元件，被广泛应用于寒区冻土路基加固中。

本文将详细介绍热管的工作原理以及其在寒区冻土路基加固中的应用。

二、热管的工作原理1. 热管的结构热管是由内部充满工作流体的密闭金属壳体组成。

其内部结构通常包括蒸发段、绝热段和冷凝段。

其中，蒸发段与绝热段相连，绝热段与冷凝段相连，形成一个完整的循环系统。

2. 热管的工作原理当蒸发端受到外界加热时，其中充满的工作流体会被加热并蒸发成为气态。

气态流体会向着辐射面方向移动，并在绝热段遇到低温表面时再次凝结成为液态，并通过毛细力回到蒸发端。

这样就完成了一个完整的循环过程。

三、热管在寒区冻土路基加固中的应用1. 热管的优势热管具有传热效率高、能耗低、使用寿命长等优点，因此在寒区冻土路基加固中得到了广泛应用。

与传统的加固方法相比，热管加固具有更好的效果和更长的使用寿命。

2. 热管的应用场景在寒区冻土路基加固中，热管通常被应用于路基表层的加固。

通过将热管埋入路基表层中，利用其传导热量的特性，在冬季将地下水体升温至0℃以上，从而避免水体结冰引起路基沉降。

3. 热管的具体操作步骤（1）确定加固区域：根据现场实际情况确定需要进行加固的区域。

（2）设计方案：根据实际情况设计合理的方案，包括热管数量、深度、间距等参数。

（3）施工前准备：清理施工现场，并对施工区域进行必要的预处理。

（4）铺设热管：按照设计方案进行铺设，并进行必要的连接和测试。

（5）启动系统：启动系统并监测运行情况，确保系统正常运行。

（6）维护保养：定期对系统进行维护保养，确保其长期稳定运行。

四、总结热管作为一种新型的传热元件，在寒区冻土路基加固中具有广泛的应用前景。

通过了解热管的工作原理以及在寒区冻土路基加固中的应用，可以更好地理解其优势和操作步骤，从而更好地应用于实际工程中。

热管技术的工作原理及在多领域中的应用1、热管的基本组成及工作原理A、热管的组成：热管主要由主体（一根封闭的金属管）、充注工作介质的内腔和毛细结构（管芯）。

在制作时，管内的空气和其他杂物要清除干净，需为真空状态。

B、热管的工作原理：一个完成的热管，沿轴可分为蒸发段、绝热段和冷凝段三部分。

当热管在工作时，热管的蒸发段受到外界热量影响，此处的工作介质受热蒸发，蒸发后气压迅速升高，由于蒸发段与冷凝段气压不同，蒸发段的蒸汽沿着通道流向冷凝段，冷凝段温度低于蒸发段，于是蒸汽在此处释放热量并冷凝，回落到蒸发段，此时就完成了热量的传递。

如此的周而复始，就完成了大量的热量的传递。

热管热量的传递是无外力自动发生的，利用工作介质的相变来进行的，通常只要有温差，就能产生热量的传递。

由于蒸发段与冷凝段之间是有绝热装置完全隔离开的，因此能够保证热管内的热量不会散失到外界，保证了热量的传递。

2、热管技术的应用由于热管技术具有很快的传热速度，因此被应用于各个领域。

而且在使用过程中，可根据实际使用情况，可通过热管将热源和冷源完全分离开来完成热量的传递，非常的灵活和便捷。

A、在航空航天中的应用热管技术最早是应用于航天航空中的。

航天器在天空中时，向着阳光的一面温度高，背阴面温度较低，温差较大，而利用热管技术，热管的蒸发段从向阳的一面吸收热量，传递到背阴的一面，以此来实现两侧温度的平衡，避免两侧的温差过大，导致航天器出现故障。

B、工业领域中的热回收应用在工业领域，余热资源非常多，但能够再次进行利用的却很有限，由于技术或资金的原因，导致一些余热资源被浪费掉了。

如很常见的烘干或类似的工序，需要先将环境中的空气（即新风）送进反应炉中，经过加温，加热到符合条件的热度后，在进行下一步作业，为保证炉内空气的新鲜和维持一定的压力，需要将作业完后的空气排出，此时排除的空气会带有一定的热量；通过热管技术，对这部分热量进行回收，对新风进行预热，就减少了能源的投入，降低了成本。

浅谈青藏铁路多年冻土区热管施工技术陈德志摘要：既有青藏铁路32公里长的路基采用了热管技术措施，取得了基底地温降低、冻土上限上升的良好效果，确保了多年冻土地段路基的稳定。

关键词：青藏铁路；多年冻土区；热管；技术措施1.工程概况青藏铁路格尔木至拉萨段扩能改造工程清水桥车站，属楚玛尔河高平原区，含冰量冻土，局部为含土冰层，为保护多年冻土需采取有效的保护多年冻土技术措施。

k1016+270~k1017+416段路基两侧护道中心、护道坡脚各设一排热管加强冻土保护，热管沿线路纵向间距2.8m。

2.工程地质冻土是指温度≤0℃并含有冰的各类土壤。

冻结状态持续多年（3年以上）不融化的冻土，称多年冻土。

冻土由固体矿颗粒、粘塑性冰包裹体、液相水（未冻水和强结合水）和气态包裹体（水汽和空气）组成。

冻土的稳定性不仅取决于冻土本身的性质，也取决于外部的温度和环境。

3.热管工作原理青藏铁路冻土路基工程中广泛应用的低温热管，其中本工程中采用Φ89mm热管。

热管工作原理是利用管内介质的气液两相转换，依靠冷凝器和蒸发器之间的温差，通过对流循环来实现热量传导的系统。

当大气温度低于冻土低温时，热管自动开始工作，当大气温度高于冻土地温，热管自动停止工作，不会将大气中的热量带入地基，收到了基底低温降低、冻土上限上升的良好效果。

Φ89mm热管是密闭真空腔体注入液氨构成，以液氨做工作介质的重力热管。

管的下端为蒸发段（吸热段），上端为冷凝段（放热段），根据实际工程要求，在两段中间布置绝热段，制造时管内抽真空并充入适量的液氨后密封，使用时热量从热源通过吸热段管壁传给液氨，液氨在蒸发段内蒸发，蒸汽从蒸发段流到冷凝段，并在冷凝段内凝结，热量通过放热段管壁传给冷源，冷凝段凝结的液氨靠重力返回吸热段。

通过以上循环，热源热量源源不断地流向冷源。

由于管内液氨需靠重力循环，所以该元件使用时只能是热源在下端、冷源在上端。

即传热具有单向性，不可逆向传热。

在寒季，由于空气温度低于多年冻土的温度，蒸发器中液体工作介质吸收多年冻土中的热量而蒸发，蒸汽在管内压差的驱动下沿热管中心通道向上流动至冷凝器，与相对温度较低的冷凝器管壁接触后放出汽化潜热冷凝成液体，液体工作介质在重力作用下沿管壁流回蒸发器再蒸发，如此循环即将多年冻土中的热量源源不断地传到大气中。

热管技术的应用研究与发展热管技术是一种热传导技术，它利用物质的蒸发和冷凝原理，将热量从一个位置传输到另一个位置，被广泛应用于电子设备、军事、航空航天等领域。

随着科技的不断进步和应用需求的不断增加，热管技术的应用和研究得到了持续的推进和发展。

热管技术最早出现在1960年代后期，主要应用于太空技术中，用于控制卫星上电子设备的温度。

随着该技术的不断成熟和发展，其应用领域不断拓宽。

目前，热管技术已经应用于各种电子设备，例如笔记本电脑、手机、平板电脑等，通过热管技术的热导性能实现散热降温，提高设备稳定性和寿命。

同时，在军事、航空航天领域，热管技术也被广泛用于控制和维持各种设备的温度，提高设备性能和稳定性。

热管技术的基本原理是利用工作流体的液态和气态相变过程来传导热量。

工作流体的蒸发和冷凝是热传导的基本形式，热量从热源端向工作流体传递，利用蒸汽的扩散浸渍到蒸汽空腔壁面上，再通过冷凝放出潜热释放给冷源。

通过工作流体的流动达到传递热量的效果。

与其他传热技术相相比，热管技术具有以下优点：1.高热传导能力。

热管技术可以跨越较长距离传输热量，具有很强的热传导能力。

2.自控制效应。

热管在工作过程中，由于相变过程的自发控制，具有自控制效应，可以有效地控制热源温度。

3.可靠性高。

由于热管内无运动部件和润滑剂等机械结构，所以热管寿命长，可靠性高。

热管技术的应用越来越广泛，其优越的热传导性能和可靠性也引起了越来越多的研究和发展。

其中一个关键的发展方向是优化热管结构和材料，以达到更高的热传导性能和工作温度范围。

现代材料科学的发展为热管技术的进一步发展提供了重要的支撑。

例如，高温热管技术能够解决高温条件下热量传递的问题，提高了热管的工作温度范围。

有学者提出了高温热管技术的基础元件，包括压缩机、蒸发器、冷凝器和热管本体等。

在热管本体方面，研发团队采用了碳化硅纳米材料作为热管主体，大大提高了热传导速度和传导能力，极大地拓展了高温热管技术的应用领域。

热管技术及其在多年冻土工程中的应用研究Thermosyphon technology and its application in permafrost杨永平 1,2，魏庆朝 2，周顺华 1，张鲁新2(1. 同济大学 道路与铁道工程教育部重点实验室，上海 200331; 2. 北京交通大学 土建学院，北京 100044)摘 要：热管技术是国外寒区工程中广泛使用的一项主动冷却地基土体的技术，青藏铁路修建之前，国内很少对此技术进行研究。

本文针对应用于青藏铁路多年冻土工程中的热管类型，通过国内外的研究资料，综述了与青藏铁路热管应用效果相关的理论研究 与工程实践成果。

由于青藏铁路沿线独有的气候和冻土条件，文中的理论与实践方法与参数虽然不能简单照搬应用于青藏铁路的 设计，但是可以对青藏铁路多年冻土区热管的设计与应用起到借鉴的作用。

关键词：青藏铁路；热管；多年冻土；综述 中图分类号：U 416文献标识码：A文章编号：2005–4548(2005)06–0698–09作者简介：杨永平（1976– ），男，博士，2004 年 12 月于北京交通大学土木建筑工程学院获博士学位，现为同济大学博士后， 从事高速铁路特殊土质路基结构分析及数值分析研究。

Y ANG Y ong-ping 1,2，WEI Qing-chao 2，ZHOU Shun-hua 1，ZHANG Lu-xin 2(1. Key Laboratory of Road Traff ic Engineering of the Ministry of Education, Tongji University, Shanghai 200331, China; 2. Civil Engineering School, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China)Abstract: Thremosyphon is a widely used technology applied to the engineering projects in permafrost regions at home and abroad. Before the construction of the Qinghai-Tibet railway, there was little study on this technology. This study is based on the type of the thermosyphon used in the Qinghai-Tibet railway. For the weather and permafrost conditions of Qinghai-Tibet plautea are different from the conditions of foreign countries, it is not proper to directly apply their theory and productions to the design of thermosyphon embankments in Qinghai-Tibet railway. This paper will be useful for the design and application of the thermosyphon used in permafrost regions of Qinghai-Tibet railway.Key words: Qinghai-Tibet railway ；therm osyphon ；perm afrost ；com prehensive study加拿大已将热管广泛应用于北美寒冷地区的工程0 引言建筑物，用于冷却地基确保冻土稳定性。

多年冻土地区热棒施工工法多年冻土地区热棒施工工法一、前言多年冻土地区包括北极、西伯利亚等地区，由于寒冷气候和永久冻土土质的不稳定性，通常会给工程建设带来很大的困难。

多年冻土地区热棒施工工法则是一种可以有效解决多年冻土地区建设的技术，本文将对其进行详细介绍。

二、工法特点在多年冻土地区，当建筑物切入至冻土层时，会大大影响到冻土层的稳定性，导致土壤松动，抗拔力下降，容易导致整个建筑坍塌。

为了解决这个问题，热棒施工工法应运而生。

热棒施工工法是一种通过加热方法来融化土壤，使其达到一定流动性的技术。

在施工中，将热棒逐段插入地层中，并通电进行加热，使得热棒所处的土层温度升高，并导致周围冻土层的融化。

通过重复这个过程，可以使得所处的土层变得液态，达到破除多年冻土层的目的。

三、适应范围多年冻土地区热棒施工工法非常适用于低温多年冻土层，适用于建设油气井、桥梁和各类隧道等土木工程。

此外，在极地科学考察活动中，也有实用价值。

四、工艺原理热棒施工工法的理论依据在于热量从温度高的物体传递到温度低的物体，从而导致两个物体之间温度差异的减小。

在这个过程中会由高温热体流向周围的低温环境，从而使得周围物体的温度升高。

在多年冻土地区热棒施工中，热棒通过加热的方式使得所处的土层温度升高，从而导致周围的土层融化。

这个原理是整个热棒施工工法的基础。

由此可知，在施工过程中，需要对施工工法与实际工程之间的联系、采取的技术措施进行具体的分析和解释，以确保受冻土层施工的质量，避免其造成的负面影响。

此外，为了提高施工效率还需对土层进行分类，设计适合不同土层性质的加热方案。

五、施工工艺热棒施工工艺的组成主要包括地面埋深、加热策略、接线技术、防腐保护、封装技术和内部组件等环节。

在施工过程中需要进行以下步骤：1. 对工程建设的概况及难度进行细致分析并提出合适的施工方案。

2. 对热棒进行储运和保管工作。

3. 指定加热棒的布设方案。

4. 选用合适的机具设备，完成施工过程的各个环节。

热管技术及其工程应用
热管技术是空气压缩器的现代化技术，它是一种新型的节能和环境保护技术，具有结构简单、体积小、可靠性高等优点。

热管技术可以用来生产多种温度不同的空气压缩机，以满足客户的不同需求。

热管技术的工作原理是在高温条件下利用金属热管发挥其能量
转移的作用，通过热管内壁的热能传输，实现空气压缩机蓄热，把空气转变成较高压力的低温空气。

热管技术的应用非常多，它可以用在空调压缩机、冷却器和加热器等应用领域，其中，最常用的就是空调压缩机，它可以将空气从一端压缩到另一端，达到加热和冷却的效果。

此外，热管技术可以用在工业或者冶金等行业中，用来冷却或加热水，以便进行进一步的处理。

热管技术具有节能、高效、稳定性等优点，可以有效提高生产效率。

相比传统技术，热管技术工作效率更高，耗电量较低，更加环保。

此外，它的结构简单，体积小，可靠性高，可以有效满足客户的需求。

总的来说，热管技术是一种新型的节能和环保技术。

它具有节能高效、体积小、可靠性高等优点，目前已经广泛应用于空调压缩机、冷却器和加热器等多种领域，并可以为用户提供高质量的产品和服务，从而满足客户的需求。

随着科学技术的发展，热管技术将会发挥更大的作用，同时也将会持续研发出更多能够满足客户需求的新型热管产品。

我们相信，未来热管技术在不断推进中将会引领着更高水平的节能和环保技术，为社会发展和经济发展做出更大的贡献。

我国多年冻土地区热棒应用探析1.热棒应用背景冻土是指温度在0℃或0℃以下，并含有冰的各种岩土，可分为多年冻土和季节冻土。

我国多年冻土分布面积位居世界第三，青藏公路、大小兴安岭地区林区公路等均穿越多年冻土。

冻土对道路的稳定性构成很大的威胁，是多年冻土地区道路破坏的主要原因之一，常见的道路破坏现象有：冷季冻胀引起的道路不均匀变形及裂缝；暖季融沉，导致道路出现翻浆、冒泥、路基滑塌和路面沉降。

在道路施工中，最大限度地减少对多年冻土层的影响和破坏，是保证多年冻土地区路基稳定的重要因素。

目前处理冻土路基的工程措施分为两大类：被动工程措施和主动地温调控措施。

主动地温调控措施主要包括调控传导和调控对流的方法，已有的调控对流的方法包括通风路基、碎石路基及热棒。

热棒在寒区基础工程中的应用，解决了基础冻胀、融沉等热力过程中的许多工程问题，保障了多年冻土路基的稳定。

我国在20世纪70年代初才开始研究和应用热棒，热棒在青藏公路、青藏铁路路基上已广泛应用。

2.国内外应用概况国外关于多年冻土地区公路工程研究方面详尽而全面的资料不多，而且欧亚大陆、北美大陆工程涉及的冻土受纬度的控制，基本上属于低温冻土，冻土环境的变化受人为的干扰较小，冻土比较稳定。

我国多年冻土地区公路修筑技术始于上世纪70年代，交通部科学研究院、中交第一公路勘察设计院、重庆交通科研设计院、西藏自治区交通科学研究所、中科院寒区旱区环境与工程研究所、长安大学、铁道科学研究院西北所、青海省交通厅等单位先后主持或参加青藏公路建设的科学研究工作。

分别在多年冻土的工程分类、多年冻土地区路基的设计原则、路基的热稳定性（温度场）、冻土的强度、冻土的水热力耦合理论及冻土的防护措施等方面对青藏公路的建设起到了推进作用。

国内目前对热棒的检测主要着重于热棒的启动性能和等温性能，这两个参数是热棒效果评价的关键。

3.热棒的简介3.1 热棒的背景及结构低温热管技术是60年代发展起来的，是无需外加动力、用于寒区土木工程中的冷冻技术。

热能工程中热管技术的运用探讨摘要：随着热管装置的不断应用，热管技术受到越来越多热能项目的青睐。

目前，我国许多热能项目都应用了热管技术，热管技术在不断应用中得到了改进，并逐渐形成了一种适应热能工程发展现状的技术。

介绍了热管的基本结构和工作原理，讨论了热管在热能工程中的应用。

关键词：热管技术；热工；应用导言：虽然热能工程在中国已经发展了多年，但在发展过程中也遇到了很多问题，特别是在一些材料的使用和一些导热材料的研究方面，往往受到各种因素的影响，导致施工效果不佳。

热管的发明刚刚解决了这些问题。

与一些普通金属的导热系数相比，热管的导热系数是普通金属的数千倍。

热管可以通过较小的横截面传输大部分热量，传输距离相对较长。

可实现远距离传热。

可以看出其导热性。

因此，越来越多的热能项目开始应用热管技术。

（1）热管的基本组成和工作原理1.1热管的基本组成常用的热管主要由毛细管结构、主体和内腔三部分组成。

金属管是其主要部分，一直处于封闭状态。

在具体应用过程中，大部分由碳钢和不锈钢制成。

由于材料的特殊性，它可以在应用过程中承受较大的压力，并处于完全关闭状态。

热管内腔中有少量的气体或液体工质，大部分由氨、水、丙醇和甲醇组成。

金属管内仍有一些空气和杂物，不能作为金属管结构的一部分。

热管本身可以形成封闭系统。

1.2热管工作原理根据传热的具体条件，热管主要分为三部分，即保温、蒸发和冷凝。

在整个应用过程中，蒸发段和热管中的液体温度将在一定程度上显著升高。

整体蒸发后，热管蒸发段的气体压力将迅速增加。

饱和蒸发压力是气体压力的饱和状态。

在向蒸汽转移的过程中，热量主要以浅热量的形式存在。

在整个过程中，饱和蒸汽压力将持续升高，这将导致冷凝段的压力低于整个蒸汽段的压力。

在此工作阶段，蒸汽通道的作用是使蒸汽缓慢流向冷凝段，在冷凝过程中会释放大量的潜热。

潜热最初由冷凝释放。

在释放过程中，将释放大量热量。

热量主要通过芯和热管的管壁传递。

这是一个在整个过程中没有外力的传统过程。

热棒技术在多年冻土地层隧道施工中的应用田敏哲【摘要】According to the working principle of thermoprobe,the temperature of tunnel surrounding rock can be reduced by using hot rod refrigeration. A case study w as introduced in this paper. T ake the construction of Jiang Lu-Ling tunnel entrance in Gonghe-Yushu Road in Qinghai as an example. T he layout of the thermoprobes and monitoring elements in the frozen soil layer were introduced. W ith the thermoprobe cooling in the frozen layer,the temperature control was realized after the excavation of tunnels,which caused the thermal disturbance and the increase of layer temperature. Furthermore,it helped the frozen layer return back to the undisturbed situation and remain that,ensuring the safety of tunnel entrance section structure. T his technology deserved widely use in the tunnel portal construction in the cold,high altitude region.%根据热棒的工作原理，利用热棒制冷技术降低隧道冻土围岩的温度。

广东石油化工学院机电工程学院热能与动力工程专业传热学小论文题目：热管在解决高原冻土问题中的应用班级：热动10-1学号：25姓名：梁嘉诚成绩：热管在解决高原冻土问题中的应用摘要：我国是冻土大国,多年冻土面积约占国土总面积的2214%。

冻土由于其低温、易变、温度敏感等的特殊工程地质性质，修建其上的道路容易产生路基下沉、路面开裂、凹陷、冻胀翻浆等病害，严重影响着多年冻土区道路的稳定性和安全通行。

热管在解决高原冻土问题中的应用的研究在我国开始不久。

关键词：热管、冻土、高原热管技术是1963年美国洛斯阿拉莫斯(Los Alamos)国家实验室的乔治格罗佛(George Grover)发明的一种称为“热管”的传热元件，它充分利用了热传导原理与致冷介质的快速热传递性质，透过热管将发热物体的热量迅速传递到热源外，其导热能力超过任何已知金属的导热能力。

热管就是利用蒸发制冷，使得热管两端温度差很大，使热量快速传导。

一般热管由管壳、吸液芯和端盖组成。

热管内部是被抽成负压状态，充入适当的液体，这种液体沸点低，容易挥发。

管壁有吸液芯，其由毛细多孔材料构成。

热管一段为蒸发端，另外一段为冷凝端，当热管一端受热时，毛细管中的液体迅速蒸发，蒸气在微小的压力差下流向另外一端，并且释放出热量，重新凝结成液体，液体再沿多孔材料靠毛细力的作用流回蒸发段，如此循环不止，热量由热管一端传至另外一端。

这种循环是快速进行的，热量可以被源源不断地传导开来。

热管在很多方面都有应用，热管在解决高原冻土的问题的应用是其中一个。

首先我们先来认识一下什么是冻土。

冻土是指零摄氏度以下，并含有冰的各种岩石和土壤。

冻土是一种对温度极为敏感的土体介质，含有丰富的地下冰。

因此，冻土具有流变性，其长期强度远低于瞬时强度特征。

正由于这些特征，在冻土区修筑工程构筑物就必须面临两大危险：冻胀和融沉。

我国在解决高原冻土最好的例子就是青藏高原铁路了，青藏铁路冻土路基工程中广泛应用的低温热管。

第２７卷第６期２００９年１２月天然气与石油ＮａｔｕｒａｌＧａｓＡｎｄＯｉｌＶ０１．２７．Ｎｏ．６Ｄｅｃ．２００９萋年冻土区管道的若干关键技市吕宏庆，李均峰，汤永亮（后勤工程学院军事供油工程系，重庆４０１３１１）摘要：随着高寒和多年冻土区油气资源开发的步伐逐步加快，建设与运营多年冻土区管道是必然的选择，但多年冻土区管道不同于温暖地区的管道，其特殊的环境引发了管道选线、敷设方法、冻土层保护、边坡设计等一系列问题。

在吸取国内外多年冻土区修建油气管道的成功经验基础上，以减少或消除冻胀和融沉对管道的影响为目标，综合归纳出了多年冻土区管道的四项关键技术，即管一土作用、管一土热扰动、监控技术和设计技术。

关键词：多年冻土区管道；关键技术；冻胀；融沉文章编号：１００６－５５３９（２００９）０６４）００１－０４文献标识码：Ａ０引言作为一种不可再生的能源形式，油气资源在当今世界扮演着举足轻重的角色，但随着温暖地区油气资源的日益枯竭，多年冻土地带，如北美洲北极大陆架、西伯利亚等地区的油气资源受到了普遍的关注，一股开发和利用高寒和冻土地区油气田的热潮已经兴起，多年冻土区管道建设得到了广泛重视，相应的研究工作也获得了迅速进展。

尤其是加拿大、美国和前苏联，在多年冻土研究方面做了大量工作，取得了丰富资料，并在加拿大北极地区、阿拉斯加和西伯利亚等地铺设了多条油气管道。

其中最为典型的是加拿大的ＮｏｒｍａｎＷｅｌｌｓ输油管道…、美国的纵贯阿拉斯加管道（Ｔｒａｎｓ—ＡｌａｓｋａＰｉｐｅｌｉｎｅ）旧一１和我国的格拉管线”Ｊ，这些管道在建设和运营过程中，针对冻土这种特殊环境，特别是冻胀和融沉采取了积极的措施，有效地保证了管道的正常运营，纵观多年冻土区的油气管道建设，主要涉及以下关键技术问题。

１管一土作用多年冻土区油气管道的运营安全性主要取决于其所处的冻土环境，最大的挑战来自于冻土的冻胀和融沉，由于管道与冻土直接接触，不可避免地会发生管一土之间的相互作用，冻土融化时会使管道产生向下的挠曲，而融土冻结时又会使局部管道可能出现上拱现象，从而改变管道的原始形状，使其产生应力和应变，当超过极限状态时，就造成管道的失效。

热管用于寒区冻土路基加固的工作原理一、引言冻土路基在寒冷地区具有广泛应用，但其性能易受温度变化的影响，导致路基不稳定和结构损坏。

为了解决这个问题，热管技术被引入用于寒区冻土路基的加固。

本文将深入探讨热管用于寒区冻土路基加固的工作原理。

二、热管的基本原理热管是一种基于热力学和传热学原理的热量传递装置。

它由内部充满工作介质的封闭金属管组成。

热管的内部工作介质在低温端吸收热量并蒸发，然后通过热管的热传导作用将蒸汽传递到高温端，再通过冷却和凝结的过程释放热能。

这种循环过程使热量得以传输，实现了高效的热量转移。

三、热管在冻土路基中的应用热管在冻土路基中的应用是通过利用其热传导特性来调节路基温度，进而改变冻土的物理性质，以加固路基和提高路基的稳定性。

3.1 热管导热作用热管能够高效地传导热量，通过将热量从高温端传递到低温端，使得冻土路基的温度得以调节。

当冻土路基处于冻融交替的环境中时，热管通过吸热端吸收热量，使低温端的冻土融化，同时通过高温端散热，使高温端的冻土保持冷冻状态。

这种热管的导热作用能够有效地控制路基温度的变化，从而改变冻土的力学性质。

3.2 热管调节冻土的物理性质热管在冻土路基中的应用还可以通过调节冻土的物理性质来加固路基。

在冻土融化区域，热管通过传导热量使其恢复冷冻状态，从而提高路基的稳定性。

同时，在冻土未融化的区域，热管通过吸热端吸收热量，加速冻土融化，从而减小冻土的体积，使其变得更加坚硬和稳定。

四、热管用于寒区冻土路基加固的优势热管用于寒区冻土路基加固具有以下优势：4.1 温度控制精确热管能够精确地控制路基温度，在不同季节和环境条件下调节冻土的温度，从而保持路基的稳定性。

4.2 能耗低热管在工作过程中只需依靠温度差，无需外部能源供应，因此能耗低，节约能源。

4.3 安装方便热管可以根据具体情况进行灵活的设计和布置，安装方便，适用于各种路基形状和尺寸。

4.4 经济高效热管加固冻土路基相比传统方法成本更低，且在保证路基稳定性的同时能够节约维护成本。

热能工程中热管技术应用分析摘要：随着科技技术的迅猛发展，热管技术引起了人们的更多重视目光，在热能工程中的应用也越来越广泛，并取得了显著的实践成效。

本文从热管技术的基础知识出发，对其在钢铁行业回收余热等热能工程的相关应用实践做了浅显的介绍。

关键词：热能工程；热管技术；应用在实践的应用中，热管在能源工程中的应用是上个世纪末才出现的，在国外对于热能技术在太阳能等领域的应用已经有了相关的研究，我国自从1972年实现第一根热管的成功研制之后，相继有了以氨、导热油等工质的热管研制，在石化、轻纺工业等领域得到了更广范围的应用，并且近年来逐步在热能工程领域实现了相关的应用。

一、热管的原理及基本构成（一）热管的工作原理热管共有蒸发段、绝热段、冷凝段三个基本的工作段结构，其中位于两端部分的分别是蒸发段和冷凝段，位于中间部分的是绝热段。

当热管蒸发段的一端发生受热作用时，在毛细材料中就会产生液体蒸发的物理效果，并且蒸汽流会向冷凝段的一端移动，在冷凝段的一端由于受到冷却的物理作用蒸汽流又会重新凝结成液体，然后再一次的向蒸发段的一端移动，如此的循环反复移动，热量就会在蒸发段和冷凝段两端互相传播。

通常这有着这样工作原理的热管也被叫做毛细管式热管，还有一种是不使用管芯，其工作方式只是通过凝结段液态工质的媒介，利用自身重力的作用实现两端的移动，这样的热管叫做重力式热管。

（二）热管的基本构成热管的基本构成主要有三个部分，即工作液体、管壳和管芯。

其中，热管工作时实现热量的传递主要是通过工作液体这个煤质来完成，主要有水、甲醇、丙酮等，在热管内呈液态和气态两种物理状态，在热管是真空状态的前提下才能充入，并且把毛细材料中所有的微孔全部填满后才完全密封。

制造管壳的主要材料是金属性质的材料，包括不锈钢、碳钢等，这样制成的管壳是完全密闭的并且具有一定的压力承受值的，在内部的空腔位置还有原始真空度的存在。

管芯的主要制作材料是毛细多孔材料，它是紧贴着管壁的，一般呈现方式为烧结的金属粉末。

热棒技术在青藏铁路冻土问题中的应用1.引言青藏铁路作为我国境内第一条通往西藏的铁路，其设计和建设面临着许多特殊的地质和气候挑战。

其中，冻土是其中一个严重的问题。

在这篇文章中，我们将探讨热棒技术是如何解决青藏铁路冻土问题的。

2.冻土问题的严重性青藏高原地区一年中有大约半年的时间处于冰冻状态，这就导致了地下土壤的冻融循环。

青藏铁路的轨道和路基如果建设不当，就会因为地下冻土膨胀和收缩导致铁路线路的变形和破坏。

这对铁路的安全和稳定性构成了严重的威胁。

3.热棒技术的应用为了解决青藏铁路冻土问题，工程师们采用了热棒技术。

所谓热棒，就是在地下埋设一条条的发热管道，通过向土壤输送热量来使地下冻土融化，从而避免了其膨胀和收缩对铁路造成的影响。

这种技术在青藏铁路的路基和桥梁地基中得到了广泛的应用。

4.热棒技术的优势热棒技术能够通过控制地下冻土的温度来减少地下水的渗透和侵蚀，从而提高了路基的稳定性和抗冻性。

与传统的保温措施相比，热棒技术具有更高的效率和更长久的效果。

热棒技术还可以减少路基的沉降和变形，延长铁路的使用寿命。

5.总结青藏铁路冻土问题是一个复杂而严峻的挑战，但通过热棒技术的应用，工程师们成功地解决了这一问题，为青藏铁路的安全和可持续运营提供了保障。

热棒技术的成功应用证明了其在解决类似冻土问题的地下工程中的巨大潜力。

6.个人观点作为一项新型的地下工程技术，热棒技术在青藏铁路的应用让我深刻地意识到了科技在解决人类实际问题上的巨大作用。

我相信随着技术的不断进步和创新，热棒技术将在更多类似的地下工程中得到应用，为人类的交通运输和基础设施建设带来更多的便利和安全。

7.结语通过本文的介绍，我们了解了热棒技术是如何解决青藏铁路冻土问题的，以及其在解决类似问题中的优势和潜力。

希望随着科技的不断发展，我们能够看到更多类似的创新技术为人类社会的发展和进步做出贡献。

以上就是针对热棒技术解决了青藏铁路冻土问题的初二物理的文章撰写，希望能对您有所帮助。

热能工程中热管技术的运用探讨摘要：随着热管装置的不断应用，热管技术也开始得到越来越多热能工程的青睐，我国目前已经有很多热能工程都在应用热管技术，热管技术也在不断的应用中得到了提升，逐渐形成了能够与热能工程的发展现状相互适应的一种技术了，本人介绍了热管的基本结构及其工作原理，并对其在热能工程中的具体应用展开了探讨。

关键词：热管技术；热能工程；应用引言：尽管热能工程已经在我国了发展了很多年了，但是在发展的过程中也遇到了很多的问题，尤其是在一些材料的使用和一些导热材料的研究问题上，经常会受到各种因素的影响而导致最后的施工效果不佳。

而热管的发明则恰好的解决了这些问题，热管的导热性能相较于一些普通金属导热性能而言，其导热系数是普通导热系数的上千倍，热管可以通过较小的截面传输最多的热量，并且传输距离较远，能够实现远程传热，其导热性能可见一斑，所以越来越多的热能工程开始应用热管技术。

一、热管的基本结构热管有三个主要组成部分管壳、吸液管（管芯）、与工作液体.管壳一半采用不锈钢、铜、碳钢等金属材料作为主要材料.热管是一种封闭式结构，能够承受极大压力.吸液管紧贴管壁，通常由孔多毛细的结构材料构成.工作液体存在于热管的内部空腔，是工作状态下传递热量的介质.工作液体一般有甲醇、丙醇、水、氨等，不包括管内可能存在的空气或者其他杂物.工作液体在工作时处于液体与气体两种状态，一般在热管处于真空状态时被填充进去。

二、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，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过程。