第一部分：热管及热管换热器

热管是一种利用液体的湿润性和蒸发冷却原理进行热传导的装置，具有高效、均匀、可控的热传导能力。

热管换热器则是利用热管进行热传导和热交换的换热设备。

以下是热管和热管换热器设计的基础知识：1.热管的工作原理：热管由内外壳体、工作流体和蒸汽管组成。

当热管的工作端加热时，内部的工作流体沸腾产生蒸汽，蒸汽通过蒸汽管传输到另一端，然后在冷却区域重新凝结为液态，液体通过液管回流到工作端。

这样，热量通过蒸汽和液体的相变传导实现了从热源到热汇的传递。

2.热管特性：热管具有高导热性、无需外部能源驱动、传热均匀、尺寸小巧等特点。

它可以将热源与热汇之间的温度差降低到很小的范围，实现高效的热传导。

3.热管换热器设计要点：●热管选择：根据具体应用需求选择合适的热管，考虑工作温度范围、导热性能、流体类型等因素。

●散热需求：确定需要传热的功率和温度差，以便选择合适的热管尺寸和数量。

●热管布局：考虑热源和热汇的位置关系，设计合适的热管布局，使热量能够有效传导到需要的位置。

●换热介质：选择合适的换热介质（如空气、水、液体等），确定流体的流速和换热方式（对流、辐射等）。

●结构设计：考虑热管的结构材料、密封性、耐腐蚀性等因素，确保热管换热器的稳定性和可靠性。

4.热管换热器的应用：热管换热器广泛应用于电子设备散热、航天器热控、工业生产过程中的热回收等领域。

它在提高换热效率、降低设备体积和重量方面具有重要的作用。

总而言之，热管和热管换热器的设计基础包括热管工作原理、热传导特性、热管选择、散热需求、热管布局、换热介质选择以及结构设计等方面。

这些基础知识是设计高效热管换热器的关键。

热管换热器设计计算及设计说明热管换热器设计计算及设计说明1.引言1.1 背景1.2 目的1.3 范围2.设计要求2.1 传热需求2.2 材料选择2.3 设计参数①换热面积②压降限制③管子尺寸④工作温度3.热管换热器基本原理3.1 热管换热器工作原理3.2 热管换热器的优点和应用领域4.设计计算4.1 换热器传热计算①热传导模型②热阻计算4.2 管子尺寸计算4.3 热管液体填充计算4.4 压降计算5.设计方案5.1 热管换热器结构设计①整体结构②管板结构③热管布置5.2 材料选用及制造工艺6.工程图纸6.1 总装图6.2 管板图6.3 管子图6.4 附件图7.安装与使用注意事项7.1 安装步骤7.2 操作须知7.3 维护保养附件：1.热管换热器结构设计图纸2.材料选择与使用说明书3.设备运行参数记录表本文所涉及的法律名词及注释：1.设计要求：设计过程中必须满足的相关要求和标准。

2.传热需求：根据工况和热流量确定的需要传热的要求。

3.材料选择：根据工作条件和传热要求选择合适的材料进行设计和制造。

4.设计参数：在设计过程中使用的相关参数，如换热面积、压降限制等。

5.工作温度：换热器在实际工作过程中的温度范围。

6.热传导模型：用于计算热管换热器传热效果的数学模型。

7.热阻计算：通过计算换热管道和外界之间的热阻来评估传热效果。

8.管子尺寸计算：根据传热需求和阻力要求，计算管道的尺寸。

9.热管液体填充计算：根据液体性质和工作温度，计算填充液体的数量和性质。

10.压降计算：根据流体流速和管道尺寸计算流体流经换热器时的压降。

11.设计方案：根据1.2节的目的和设计要求，提出符合要求的热管换热器结构设计。

12.制造工艺：制造热管换热器时需要采用的工艺方法。

13.总装图：热管换热器的整体结构图。

14.管板图：热管换热器中管板的结构图。

15.管子图：热管换热器中管道的结构图。

16.附件图：包括安装附件和连接管件的结构图。

热管换热器工作原理及特点-概述说明以及解释1.引言1.1 概述热管换热器是一种高效换热设备，利用热管作为传热介质，通过在换热器内部的传热管路中进行传热工作，实现热量的传递和换热。

热管换热器具有结构简单、能耗低、换热效率高等特点，在工程领域得到了广泛的应用。

本文将重点介绍热管换热器的工作原理、特点以及在工程应用中的优势，希望通过深入的研究和分析，能为读者提供更加全面和深入的了解，为今后热管换热器在工程实践中的应用提供借鉴和参考。

1.2 文章结构本文将首先介绍热管换热器的工作原理，包括其基本工作原理和传热过程，以帮助读者深入了解热管换热器的工作机制。

接着，我们将探讨热管换热器的特点，包括其高效换热、结构简单等优势，以便读者对热管换热器在工程中的应用有更全面的认识。

最后，我们将重点讨论热管换热器在工程应用中的优势，以展示其在实际工程中的重要性和价值。

通过对热管换热器的原理、特点和应用优势进行全面介绍，本文旨在帮助读者深入理解和应用热管换热器技术。

1.3 目的：本文旨在深入介绍热管换热器的工作原理及特点，探讨其在工程应用中的优势。

通过对热管换热器的全面解析，旨在帮助读者全面了解该换热器的优点和适用领域，为工程实践提供参考和指导。

同时，通过对热管换热器未来发展前景的展望，进一步探讨该技术在换热领域的潜力和发展方向。

希望本文能为读者提供一份全面且深入的研究参考，促进热管换热器技术的不断创新与发展。

2.正文2.1 热管换热器的工作原理热管换热器是一种利用热管换热原理实现热量转移的换热设备。

其工作原理是通过热管内介质的相变过程来实现热量的传递。

热管换热器主要包括蒸发段和冷凝段两部分。

在蒸发段，工作介质（如液态水）受热后蒸发成为蒸汽，蒸汽通过热管的热传递作用被传输到冷凝段。

在冷凝段，蒸汽失去热量后冷凝成为液态介质，释放出的热量再次通过热管传递到冷却介质。

通过这样的过程，热管换热器实现了热量的高效传递，并具有一定的节能效果。

热管换热器实验之实验报告一、实验题目：热管换热器实验二、实验目的：熟悉热管换热器实验台的工作原理及使用方法，了解热管换热器的换热量温度、风速之间的关系，掌握热管换热器换热量Q和传热系数K的测试和计数方法。

三、实验步骤1．连接电位差计和冷端热电偶（将冷端热电偶放在冰瓶里，如无冰瓶，可不接冷端热电偶而将冷端热电偶的接线柱短路，测出的温度应加上室温）。

2．打开热球风速仪，加热稳定20分钟（具体使用方法阅仪器说明书）。

3．接通电源，将工况开关按在“I”位置（450W），这时电加热器和风机开始工作。

4．用热球风速仪在冷热端出口的测孔中测量风速。

为使测量工作在风道温度不超过400C的情况下进行，必须在开机后立即测量。

5．待工况稳定后（大约20分钟）按下琴键开关，切换测温点，逐点测量冷热端进出口温度1L T、2L t、1r T、2r T。

6.将工况开关按在“Ⅱ”的位置（1000W），重复上述步骤，测量工况的冷热段进出口温度。

7.实验结束后，切断所有的电源。

四、实验参数及测试数据 （1）实验台参数冷段出口面积220.09/40.0064L F m π== 冷段传热表面积20.536L f m =热段出口面积220.160.0256r F m == 热段传热表面积 20.496r f m =（2）测试数据（工况Ⅰ：450W ； 工况Ⅱ：1000W ） 数据记录注：由于实验时冷热段出口温度只测一次，故将其作为平均值来计算。

五、换热量、传热系数及热平衡误差的计算（1） 单位时间的换热量P Q M C t⋅=∆式中：PC ——干空气的定压比热，取01/()P C KJ Kg C =⋅M g——单位时间内质量流量，(/)M V F kg s ρ=⋅⋅gt ∆——温差（0C ）a 、冷段换热量L Q ：210.24(3600)()L L L L l L Q V F t t ρ=⋅⋅- （/kcal h ）式中：L V ——冷段出口平均风速（/m s ）L F ——冷段出口面积220.09/40.0064L F m π==Lρ——冷段出口空气密度（3/kg m ）2L t ——冷段出口温度（0C ） 1L t ——冷段进口温度（0C ）b 、热段换热量r Q ：210.24(3600)()r r r r r Q V F t t ρ=⋅⋅- （/kcal h ）式中： r V ——热段出口平均风速（/kcal h ）rF ——热段出口面积（2m ）220.160.0256r F m ==r ρ——热段出口处空气密度（3/kg m ）2r t ——热段出口温度（0C ） 1r t ——热段进口温度（0C ）（2）热平衡误差%r LrQ Q Q δ-=（3）传热系数KLQ K F t =⋅∆ （20/kcal m h C ⋅⋅）式中：F ——传热面积（2m ） F=f L +f r =1.032 m 2t ∆——温差（0C ）122122r L r L t t t t t ++∆=-根据空气的状态表，由温度查得相应的密度，可得：将上面数据整理后，最后得两种工况的实验结果如下表所示：从实验结果可以看出，此种换热器的传热效率比较低。

热管换热器实验报告热管换热器实验报告摘要：本实验通过对热管换热器的性能进行测试和分析，探究其在热传导中的应用潜力。

实验结果表明，热管换热器具有高效、节能、可靠的特点，适用于多种工业领域。

引言：热管换热器是一种利用热管传导热量的换热设备，其原理基于热管内工作流体在高温端吸热、低温端释热的特性。

热管换热器由热管、外壳、冷却介质等组成，广泛应用于空调、电子设备、航天器等领域。

实验方法：本实验使用了一台自行设计的热管换热器实验装置，主要包括一个加热器、一个冷却器和一个观测仪器。

首先，将热管换热器装置连接好，并确保无漏气现象。

然后，通过控制加热器的电压和电流，提供一定的热源。

同时，通过调节冷却器的温度，模拟不同的冷却条件。

最后，利用观测仪器记录热管换热器的温度变化情况。

实验结果与分析：在实验过程中，我们改变了不同的加热功率和冷却温度，记录了热管换热器的温度分布。

实验结果显示，随着加热功率的增加，热管的温度逐渐升高，而冷却端的温度则相应下降。

这表明热管换热器能够有效地将热量从高温端传导到低温端。

此外，我们还发现热管换热器的性能受冷却温度的影响。

当冷却温度较低时，热管换热器的传热效果更好，温度差也更大。

而当冷却温度较高时，热管换热器的传热效果会受到一定的限制，温度差较小。

这说明在实际应用中，选择合适的冷却温度对于热管换热器的性能至关重要。

讨论与展望：热管换热器作为一种高效、节能的换热设备，具有广泛的应用前景。

在空调领域，热管换热器能够提高空调系统的能效，减少能源消耗。

在电子设备领域，热管换热器能够有效地降低电子元件的工作温度，提高设备的稳定性和寿命。

在航天器领域，热管换热器能够应对极端的温度环境，确保航天器的正常运行。

然而，热管换热器仍然存在一些挑战和待解决的问题。

例如，热管换热器的制造成本较高，需要进一步降低生产成本。

同时，热管换热器的可靠性和耐久性也需要进一步提高，以满足长期使用的要求。

结论：通过本次实验，我们对热管换热器的性能进行了测试和分析，发现其具有高效、节能、可靠的特点。

热管换热器原理
热管换热器又称热阻换热器，是一种利用流体和电流的特性，使温度不同的流体之间进行相互换热的热交换装置。

它是一种热交换器，它可以将热能从一个温度高的流体传给另一个温度低的流体，它的结构比较简单，比其他的热交换器更加紧凑，可以很容易地实现连续换热或者间歇换热，具有热负荷大、抗热震动能力强等优点，因此它可以用于多种不同的工业应用当中。

热管换热器的工作原理是，在一种叫做“表面热传导”的效应下，两个不同温度的流体之间通过一层电热组件的表面的热传导作用而
实现换热，而不会改变他们的物理性质。

原理如下：流体在电热组件的表面产生不同的温度，高温流体从其内部提供热量，而低温流体从自身抽取热量，使得所有的温度都达到平衡。

热管换热器可以采用多种不同的结构方式来实现换热，它一般分为单管和双管两种结构，单管结构是由一组热管组成，流体在同一管内换热；双管结构是由两组热管组成，流体在不同管的内部换热。

其中最常见的是双管设计，它有较强的扩展性，通常使用外罩罩套住热管以及它们之间的空隙，以形成一个完整的换热装置，有时会与其他换热装置搭配使用，来实现更加完善的换热效果。

由于热管换热器的结构简单，可以实现连续换热或者间歇换热，而且在换热过程中，温度变化不会对流体状态产生影响，因此，它可以应用在多种情况当中，如食品加工、精细化工、汽车系统制冷和水处理等。

此外，它也可以用于除湿和加湿，控制室温，减少空调能耗，
进行冷却、加热和蒸汽等多种工业过程。

热管换热器已经成为当今工业领域最为重要的热交换器之一，它将继续在工业应用中发挥重要作用，在未来的发展中还将获得更多的突破，它将成为工业应用中不可缺少的强大工具。

热管换热器的工作原理
热管换热器是一种高效的换热设备，其工作原理基于热管的热传导和相变换热原理。

热管换热器由一个密封的环形金属管组成，其中充满了工作流体（一般为高热传导性的液体，如水、乙醇等）。

热管两端分别被安装在热源和冷源之间。

当热源给热管提供热量时，热管内的工作流体变为高温高压态，此时由于热管内部压力差异，工作流体会向冷端流动。

当热管接近冷源时，由于周围温度较低，工作流体开始从气态转变为液态，这个过程释放出大量潜热，从而使得热量能够快速传递到冷源。

当热源提供的热量减少或停止时，热管内的工作流体重新流回到热源端，并通过自然对流或外部强迫对流被重新加热，重新循环。

通过热传导和相变换热的循环过程，热管换热器能够高效地将热量从热源传递到冷源，实现有效的换热。

与传统的换热器相比，热管换热器具有体积小、重量轻、换热效率高等优点，广泛应用于航空航天、电子技术、制冷空调等领域中。

热管的换热原理及其换热计算一热管简介热管是近几十年发展起来的一种具有高导热性能的传热元件，热管最早应用于航天领域，时至今日，已经从航天、航天器中的均温和控温扩展到了工业技术的各个领域，石油、化工、能源、动力、冶金、电子、机械及医疗等各个部门都逐渐应用了热管技术。

热管一般由管壳、起毛细管作用的通道、以及传递热能的工质构成，热管自身形成一个高真空封闭系统，沿轴向可将热管分为三段，即蒸发段、冷凝段和绝热段。

其结构如图所示：热管的工作原理是：外部热源的热量，通过蒸发段的管壁和浸满工质的吸液芯的导热使液体工质的温度上升；液体温度上升，液面蒸发，直至达到饱和蒸气压，此时热量以潜热的方式传给蒸气。

蒸发段的饱和蒸汽压随着液体温度上升而升高。

在压差的作用下，蒸气通过蒸气通道流向低压且温度也较低的冷凝段，并在冷凝段的气液界面上冷凝，放出潜热。

放出的热量从气液界面通过充满工质的吸液芯和管壁的导热，传给热管外冷源。

冷凝的液体通过吸液芯回流到蒸发段，完成一个循环。

如此往复，不断地将热量从蒸发段传至冷凝段。

绝热段的作用除了为流体提供通道外，还起着把蒸气段和冷凝段隔开的作用，并使管内工质不与外界进行热量传递。

在热管真空度达到要求的情况下，热管的传热能力主要取决于热管吸液芯的设计。

根据热管的不同应用场合，我公司设计有多种不同的热管吸液芯，包括：轴向槽道吸液芯、丝网吸液芯和烧结芯等。

基于热管技术的相变传热原理、热管结构的合理设计以及专业可靠的品质保证，多年实践证明，我公司生产的热管及热管组件正逐渐迈向越来越广阔的市场。

(1) 产品展示(2) 产品参数说明项目技术参数热管长度> 100mm主体材料铜管毛细结构槽沟/烧结芯/丝网管工作介质冷媒设计工作温度30~200℃设计使用倾角> 5°传热功率50~1000w (根据实际产品规格型号) 热阻系数< 0.08℃/W (参考值)传热功率测试原理测试总体要求1）加热功率有功率调节仪控制输入；2）热管保持与水平台面α角度(根据具体应用定)；3）管壁上监测点的温度变化在5min内小于0.5℃认为传热达到稳定状态，记录此时传热功率为最大传热功率。

热管的换热原理及其换热计算一热管简介热管是近几十年发展起来的一种具有高导热性能的传热元件，热管最早应用于航天领域，时至今日，已经从航天、航天器中的均温和控温扩展到了工业技术的各个领域，石油、化工、能源、动力、冶金、电子、机械及医疗等各个部门都逐渐应用了热管技术。

热管一般由管壳、起毛细管作用的通道、以及传递热能的工质构成，热管自身形成一个高真空封闭系统，沿轴向可将热管分为三段，即蒸发段、冷凝段和绝热段。

其结构如图所示：热管的工作原理是：外部热源的热量，通过蒸发段的管壁和浸满工质的吸液芯的导热使液体工质的温度上升；液体温度上升，液面蒸发，直至达到饱和蒸气压，此时热量以潜热的方式传给蒸气。

蒸发段的饱和蒸汽压随着液体温度上升而升高。

在压差的作用下，蒸气通过蒸气通道流向低压且温度也较低的冷凝段，并在冷凝段的气液界面上冷凝，放出潜热。

放出的热量从气液界面通过充满工质的吸液芯和管壁的导热，传给热管外冷源。

冷凝的液体通过吸液芯回流到蒸发段，完成一个循环。

如此往复，不断地将热量从蒸发段传至冷凝段。

绝热段的作用除了为流体提供通道外，还起着把蒸气段和冷凝段隔开的作用，并使管内工质不与外界进行热量传递。

在热管真空度达到要求的情况下，热管的传热能力主要取决于热管吸液芯的设计。

根据热管的不同应用场合，我公司设计有多种不同的热管吸液芯，包括：轴向槽道吸液芯、丝网吸液芯和烧结芯等。

基于热管技术的相变传热原理、热管结构的合理设计以及专业可靠的品质保证，多年实践证明，我公司生产的热管及热管组件正逐渐迈向越来越广阔的市场。

(1) 产品展示(2) 产品参数说明项目技术参数热管长度> 100mm主体材料铜管毛细结构槽沟/烧结芯/丝网管工作介质冷媒设计工作温度30~200℃设计使用倾角> 5°传热功率50~1000w (根据实际产品规格型号) 热阻系数< 0.08℃/W (参考值)传热功率测试原理测试总体要求1）加热功率有功率调节仪控制输入；2）热管保持与水平台面α角度(根据具体应用定)；3）管壁上监测点的温度变化在5min内小于0.5℃认为传热达到稳定状态，记录此时传热功率为最大传热功率。

本科毕业设计说明书热管式热交换器（烟气余热回收空气预热器）Heat pipe heat exchanger (flue gas heat recovery air preheater)摘要热管是一种依靠管内工质的蒸发，凝结和循环流动而传递热量的部件。

由热管元件组成的，利用热管原理实现热交换的换热器称之为热管换热器。

热管换热器最大的特点是：结构简单，传热效率高、动力消耗小。

其越来越受到人们的重视，是一种应用前景非常好的换热设备。

目前，它被广泛应用于动力、化工、冶金、电力、计算机等领域。

本文就热管换热器的发展现状、趋势、应用及设计做了一个简要的论述，着重探讨了热管换热器的设计。

在讨论热管换热器的设计过程中，主要针对热力计算，设备结构计算、元件参数的选择做了一个合理构建。

关键词：热管；热管热交换器；设计计算；ABSTRACRely on heat pipe is a pipe working fluid evaporation, condensation and recycling the flow of heat transfer member. Components of the heat pipe, heat pipe principle the use of heat exchange heat exchanger called the heat pipe heat exchanger. Heat pipe heat exchanger biggest feature is: simple structure, high heat transfer efficiency, power consumption is small. Which more and more people's attention, is a very good application prospects heat transfer equipment. Currently, it is widely used in power, chemical, metallurgy, electric power, computers and other fields. In this paper, the development of heat pipe heat exchanger status, trends, application and design to make a brief discussion, focused on the heat pipe heat exchanger design. In discussing the heat pipe heat exchanger design process, mainly for thermal calculation, equipment, structural calculations, component selection of parameters made a reasonable construction.Key words：Heat pipe；Heat pipe heat exchanger；Design calculations；目录第一章绪论 (1)第一节热管及热管换热器概述 (1)第二节热管及其应用 (3)1.2.1热管的构造原理 (3)1.2.2热管的工作原理 (7)1.2.3热管的基本特性 (8)1.2.4热管分类 (8)1.2.5热管技术 (9)1.2.6热管技术特点 (10)第二章热管换热器 (12)第一节热管换热器技术优势 (12)第二节热管换热器的分类 (12)第三节换热器应用前景 (14)第三章热管气-气换热器设计中应注意的问题 (16)第四章热管气-气换热器设计步骤 (17)第一节计算步骤 (17)第二节符号说明 (19)第三节标注说明 (20)致谢 (22)参考文献 (23)附录 (25)外文资料及翻译 (35)任务书 (55)第一章绪论第一节热管的发展及现状在现有的传热元件中，热管是我们所知的最高效的传热元件之一，它能将大量热量通过其特别小的截面积远距离地传输而不需要外加动力。