热管式集热器工作原理及其示意图

热管工作原理示意图热管技术是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。

目录基本简介热管技术以前被广泛应用在宇航、军工等行业，自从被引入散热器制造行业，使得人们改变了传统散热器的设计思路，摆脱了单纯依靠高风量电机来获得更好散热效果的单一散热模式，采用热管技术使得散热器即便采用低转速、低风量电机，同样可以得到满意效果，使得困扰风冷散热的噪音问题得到良好解决，开辟了散热行业新天地。

现在常见于cpu的散热器上。

从热力学的角度看，为什么热管会拥有如此良好的导热能力呢？物体的吸热、放热是相对的，凡是有温度差存在的时候，就必然出现热从高温处向低温处传递的现象。

从热传递的三种方式来看（辐射、对流、传导），其中热传导最快。

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。

热管一端为蒸发端，另外一端为冷凝端，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。

基本工作典型的热管由管壳、吸液芯和端盖组成，将管内抽成1．3×(10负1－－－10负4)Pa的负压后充以适量的工作液体，使紧贴管内壁的吸液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(加热段)，另一端为冷凝段(冷却段)，根据应用需要在两段中间可布置绝热段。

当热管的一端受热时毛纫芯中的液体蒸发汽化，蒸汽在微小的压差下流向另一端放出热量凝结成液体，液体再沿多孔材料靠毛细力的作用流回蒸发段。

热管真空管式集热器（1）热管真空管的工作原理太阳光透过玻璃管，照射在吸热板上，高吸收率的太阳选择性吸收膜将太阳辐射能转化为热能。

吸热板吸收的热量迅速将热管内少量工质汽化，为保证汽化的工质迅速上升到冷凝端，真空管工作时与地面的倾角应大于10度，被汽化的工质上升到热管冷凝端向被加热的工质（水或空气）放出汽化潜热后，冷凝成液体，在重力作用下流回热管蒸发端，利用热管内少量工质的汽—液相变循环过程，连续地将吸收的太阳辐射能传递到冷凝端加热工质。

作为高效传热元件的热管由蒸发段和冷凝段两部分组成。

蒸发段与吸热板紧密连接。

吸热板表面磁控溅射AL-N-O选择性吸收涂层，吸收比大于0.93，发射率小于0.08。

先进的热压封技术应用于玻璃-金属之间的封接。

玻璃管采用硼硅玻璃，透射率大于0.90。

每支热管真空管的冷凝端通过导热块的导热，将热量传递给集管，被加热的工质（水）经过集管时，将热量带走。

在这个工作过程中，真空管的冷凝端与导热块是钢性连接。

被加热工质不流经真空管，因此真空管的安装十分简单，而且管子不与介质发生干扰，即便真空管发生损坏，太阳能集热器的工作并不因此而中断，在保温盒内填充了保温材料，有效地控制了运行过程中的热量损失。

当太阳辐射穿过玻璃管，投射在吸热板上，被吸热板吸收并转换成热。

此热量加热，热管蒸发段内的工质，使其汽化。

工质蒸汽上升到冷凝段，在冷凝段内表面凝结，释放出蒸发潜热。

液态工质依靠自身的重力流回蒸发段。

然后重复上述过程。

热管式真空管的外形尺寸为ф100×2000mm，它主要由热管、吸热板、玻璃管、金属端盖和消气剂等部件组成，如下图所示：（2）热管真空管集热器的工作原理热管式真空管内不走水，加热系统与循环系统独立分隔，整个系统全部为金属连接，运行稳定可靠。

每支热管真空管的冷凝端通过导热块的导热，将热量传递给集管，被加热的工质（水）经过集管时，将热量带走。

在这个工作过程中，真空管的冷凝端与导热块是钢性连接。

北京金阳科创太阳能科技有限公司热管式真空管太阳能集热器TiNOX（400W/m K无氧铜）集热高硼硅玻璃罩管，紫铜相变超导热管；外壳及托架为铝合金专用型材，热管真空管太阳能集热器热管真空管是金属芯玻璃真空集热管的一种形式，它是一种高效的太阳能集热元件，具有工作温度高、承压能力大、耐冷热冲击、抗冰雹、全年工作等独特的优点。

热管真空管与联集管、保温盒、支架等部分一起组成热管真空管集热器。

金属—玻璃热管真空管太阳能集热器作为第四代太阳能集热产品，它的开发和应用已经有十余年的历史，因其热性能和运行维护上的突出优势，目前正迅速发展，逐渐替代其它类型的太阳能集热器产品成为热水器和热水工程市场的主流。

JD100HP系列热管真空管集热器产品采用中德最新太阳能技术结晶——“金属—玻璃热管真空管”作为集热元件，集多项专利技术与一身，经国际权威机构检测，性能处于国际领先水平。

该产品效膜层吸热、相变热管传热和真空保温绝热优势于一体，热管承插式连接，相变热管传热承压运行，全面解除全玻璃真空管集热器易冻裂、易炸管、易结垢、易漏水等隐患。

热管式真空管集热器(导热块传热)示意图如上图所示，热管真空管太阳能集热器由热管真空管、联集管、保温盒和支架等部分组成。

太阳光透过真空玻璃管，照射在真空管内金属吸热翅片的选择性吸收涂层上，高吸收率的太阳选择性吸收膜将太阳辐射能转化为热能通过导热铜带传至内置热管，迅速将热管蒸发端内的少量工质汽化，被汽化的工质上升到热管冷凝端，使冷凝端快速升温，集热器联集管上的导热块（或导热套管）吸收冷凝端的热量加热联集管内流体。

热管工质放出汽化潜热后，冷凝成液体，在重力作用下回流热管蒸发端，再汽化再冷凝。

热管真空管集热器通过热管内少量工质的汽—液相变循环过程，连续不断的吸收太阳辐射能为热水系统或采暖系统提供热源。

与普通真空管太阳能集热器相比，JD100HP系列热管真空管集热器产品具有如下优异特点。

①热效率高：采用高性能选择性吸收涂层和高热导率传热条带，得热量大，热损失小，同样条件下集热量远高于其它形式的集热器；②承压运行：额定承压能力6kgf/cm2，特别适用于强制循环的大面积集热工程；③冬季水更热：管内不走水，启动迅速，全年运行，和全玻璃真空管相比，多得20—30%热水；④夏季不过热：不用反光板，防止夏季水温超高，风载小，不会因反光板性能下降而影响集热器效率；⑤占地面积小：真空管密排，集热器外型尺寸小，减少安装占地面积；⑥安装维护方便：铜套管干插式连接，安装方便，热管冷凝端不结水垢，无漏水隐患，局部维修不影响系统运行，避免了集热器内结水垢影响系统运行或一支管损坏整个系统瘫痪的现象。

热管式真空管型太阳能集热器一、工作原理热管式集热器由超导热管、铝翼、集热管、联集保温箱、边框等部分组成。

太阳光透过集热管，照射在集热管内管的选择性吸收膜上，膜层将太阳光能转化为热能，热能量通过铝翼传至内置热管上，迅速将热管蒸发段内的工质加热汽化，汽化工质上升至热管冷凝段，从而使冷凝段快速升温，并通过冷凝套管将能量传导、汇集至通过流道管的介质（水、乙二醇等）中；热管工质放出汽化潜热后，冷凝成液体，在重力作用下流回热管蒸发段，接受集热管的热量后，再次上升汽化，再次冷凝回流，循环往复工作。

热管式集热器通过热管内工质的汽—液相变循环过程，连续不断的吸收太阳辐射能为系统提供热能。

二、示意图三、产品的八大优势：一、热管式真空管型太阳能集热器兼有平板型集热器、全玻璃真空管型集热器与玻璃金属封接式集热器的优点，是目前技术含量和应用领域都是最高级的：相变单向传热，启动速度快，集热效率高，得热量大，热损失小，输出温度高，承压运行快，结构强度高，抗冻性强等特点，安装维护方便，使用中无漏水隐患，易实现和建筑结合，具备较长的使用寿命，可广泛应用于各种规模和用途的太阳能集热系统中。

二、用热管传输热量，集热管内不走水，不漏水，不冻管，不结垢，热效率稳定，即使在-40℃的气温条件下仍能正常运行，可避免普通太阳能集热器存在的集热管冬天或晚间结冰问题，三、由于重力辅助热管的“热二极管”的作用，相变单向传热，即热量只能从蒸发段向冷凝段传输，能防止晚上或阴天时的倒流散热。

四、热容量小，启动传热迅速，即使在多云间晴的低日照条件下也能迅速启动, 有效收集热量。

所以即使对于日照条件不太高的地区也可有效使用，应用地区很广。

五、由于被加热的工质不直接流入真空管内，所以系统管路可承受较高工作压力（0.6Mpa以上）,承压能力很强。

同时，因管中无水，若一支或几只真空管破损，不会影响整个系统的工作，运行稳定，适用于各类强制循环太阳能集热系统。

六、热管的工质使集热器温度超过工质的临界温度后，热管的传热就停止，不会产生高于蒸发温度或低于冷凝温度的相变温度，热管本身就具有了抗冻防过热的性能，这就彻底解决了其他集热器在无负荷情况下带来的高温问题及在高寒地区的结冰冻裂问题。

一图带你了解各类换热器工作原理
在化工企业，换热器种类繁多，形式多样，但万变不离其宗，最终目的都是实现冷热交换，达到生产需要的温度。

U型管式换热器
U型管式换热器中每根管子都弯成U型，固定在同一侧的管板上，U型管还可以自由伸缩，消除热应力
列管式换热器
浮头式换热器
两端的管板，有一端不与壳体相连，可以在管长方向自由浮动，当壳体与管束因温度不同而引起不同热膨胀时，可以消除
热应力。

具有补偿圈的换热器
当流体为高温换热时，由于壳体与管束温差过大，引起不同的热膨胀率，补偿圈可以消除这种热应力。

沉浸蛇管换热器
管束以在壳体中以蛇形弯曲存在。

夹套换热器
螺旋板换热器
喷淋式换热器
热流体在裸露的管中流过，冷却水喷淋流过蛇管。

太阳能热水器的工作原理图解与结构图解太阳能热水器具有安装使用方便、节能效果明显的优点，可以吸收太阳能辐射能，并且把能量转换成热能，从而产生热水的一种设备。

在家庭用热水、商业用热水、工业制造用热水等方面都有广泛的应用，下面小编就为大家介绍一下太阳能热水器的工作原理与结构图解。

太阳能热水器工作原理太阳能热水器工作原理图1、吸热过程真空管式太阳能热水器：太阳辐射透过真空管的外管，然后被集热镀膜吸收后沿内管壁传递到管内的水，此时水受热而温度逐渐升高，比重减小而上升，形成一个向上的动力，构成一个热虹吸系统。

随着热水的不断上移并储存在储水箱上部，同时温度较低的水沿管的另一侧不断补充如此循环往复，最终整箱水都升高至一定的温度。

平板式太阳能热水器：其中介质在集热板内因热虹吸自然循环，随后将太阳辐热量及时传送到水箱内，介质也可通过泵循环实现热量传递，因此就有源源不断的人能来保持水温的稳定。

2、循环管路直插式结构的真空管式太阳能热水器，热水是因为通过重力的作用而提供动力；然而平板式则通过自来水的压力提供动力。

不过这两种太阳能集中供热系统均采用泵循环。

由于太阳能热水器集热面积不大，考虑到热能损失，一般不采用管道循环。

太阳能热水器自然循环集热原理示意图3、系统工作1）温差控制集热循环集热器温测器和水温感应器置入在太阳能热水地暖系统中，能够很好地吸收太阳能辐射后，促使集热管温度上升，然后当集热器温度和水箱温度水温差到达△t设定值时，通过检测系统发出指令，循环泵将中央热水器中的冷水输入集热器中，然而水被加热后又再次回到水箱中，使水箱内的水达到设定的温度。

2）地暖管道循环系统这个系统是增加热水循环泵作为不同点，然后通过控制器更好得控制地暖管道循环为工作原理。

然后再通过当水温达到设定温度时，自动启动地暖循环泵，使高温水通过地暖盘管在室内循环，从而使室内温度不断提高。

如果水箱水温开始低于某一设定值时，应当将地暖管道循环泵进行自动停止为最好的方式。

太阳能热管集热器的结构
太阳能热管集热器是一种利用太阳能将光能转化为热能的装置，其主要结构包括以下几个组成部分：
1、吸热板：通常由金属材料制成，表面涂有选择性吸收涂层，用于吸收太阳辐射并将其转化为热能。

2、热管：热管是太阳能热管集热器的核心组件，由密闭的金属管道组成，内部注入特殊的工质。

热管通过吸热板吸收到的热量，使工质在管内蒸发，然后热气体上升至管端（热交换端），在该端热气体散热并冷凝成液体，流回至下部（吸热端）完成循环。

3、玻璃罩：在热管和吸热板上覆盖一层玻璃罩，起到保护作用，同时减少散热和热损失。

4、绝热层：覆盖在吸热板周围，用于减少热能的散失，提高集热效果。

5、支架：用于支撑和固定吸热板、玻璃罩和绝热层。

太阳能热管集热器通过太阳辐射将光能转化为热能，并利用热管的蒸发和冷凝原理，使得热能可以高效传输和利用。

这种结构设计可以实现高效的太阳能热能收集并利用在供暖、热水等方面。

各种换热器的工作原理动图
换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。

按传热原理换热器分为间壁式换热器、蓄热式换热器、流体连接间接式换热器、直接接触式换热器、复式换热器；按用途分类，其分为加热器、预热器、过热器、蒸发器；按结构可分为：浮头式换热器、固定管板式换热器、U形管板换热器、板式换热器等。

下面我们就通过张动图一起来看一看各换热器的原理。

套管式换热器
焦化厂蓄热室
浮头式换热器
沉浸蛇管换热
板式换热器
具有补偿圈的换热器
板翅式换热器
夹套换热器
U型管式换热器
列管换热器部件
螺旋板式换热器
列管式换热器
喷淋式换热器
气体冷却塔
热管换热器
蓄热室原理
浴室温水加热
蓄能式换热器。

热管及热管原理热管是一种导热性能力特别强的导热管元件，它利用相变原理和毛细作用，使得它本身的传热效率比同样材质的纯铜高出数千倍。

热管的工作原理（附图1）热管工作原理说明：热管管内的液体受热汽化；汽化了的饱和蒸汽向冷端流动；饱和蒸汽在冷端冷凝放出热量；冷凝液体回到热端继续吸热汽化。

热管工作状态剖析图（附图2）附图1：热管工作原理图附图2：热管工作状态剖析图热管种类由于热管的用途、种类和型式较多，再中上热管在结构、材质和工作液体等方面各有不同之处，故而对热管的分类也很多，常用的分类方法有以下几种。

1.按照热管管内的工作温度区分，热管可分为低温热管（-273℃～0℃）、常温热管（0℃～250℃）、中温热管（250℃～450℃）、高温热管（450℃～1000℃）等。

2.按照工作液体回流动力区分，热管可分为有芯热管、两相闭式热虹吸管（双称重力热管）、策略辅助热管、旋转热管、电流体动热热管、磁流体动力热管、渗透热管等等。

3.按管壳与工作液体的组合方式划分（这是一种习惯的划分方法）可分为铜-水热管、碳钢-水热管、铜钢复合-水热管、铝-丙酮热管、碳钢-萘热管、不锈钢-钠热管等等。

4.按结构形式区分，可分为普通热管、分离式热管、毛细泵回路热管、微型热管、平板热管、径向热管等等。

5.按热管的功用划分，可分为传输热量的热管、热二极管、热开关管、热控制用热管、仿真热管、制冷热管等等。

热管的相容性及寿命热管的相容性是指热管在预期的设计寿命内，管内工作液体同壳体不发生显著的化学反应或物理变化，或有变化但不足以影响热管的工作性能。

相容性在热管的应用中具有重要的意义。

只有长期相容性良好的热管，才能保证稳定的传热性能，长期的工作寿命及工业应用的可能性。

“赫特”热管正是解决好了此类问题，才使得赫特制造的热管具有高性能、长寿命，才能在和行业应用中得到广泛推广。

影响热管寿命的因素很多，归结起来，造成热管不相容的主要形式有以下三个方面，即，产生不凝性气体；工作液体热物性恶化；管壳材料的腐蚀、溶解。