浅议热管技术及其在热能工程中的应用(标准版)

热管的结构原理及应用实例1. 热管的结构原理热管是一种高效的热传导设备。

它由管壳、薄壁管和工作介质组成。

薄壁管内充满了工作介质，通常是液体。

热管的结构原理基于两种热传导：液体的对流传热和汽化再凝结传热。

下面是热管的结构原理的详细说明：•管壳：热管的外壳，通常由金属材料制成。

它用于保护热管的内部结构，并提供机械支撑。

•薄壁管：薄壁管是热管的核心组件。

它通常由高导热金属材料制成，如铜或铝。

薄壁管内部充满了工作介质。

•工作介质：工作介质是热传导的介质，通常是液体。

热管内部的工作介质根据工作温度范围的不同可以选择不同种类的液体，如水、乙醇或铵盐。

工作介质在热管内部发生汽化和凝结的过程，从而实现热能的传递。

•液体对流传热：当热源加热薄壁管的某一部分时，工作介质在该部分蒸发，蒸汽向更冷的部分运动。

蒸汽在较冷的区域发生冷凝，释放出热量。

这种液体对流传热的循环过程实现了热能的传递。

•汽化再凝结传热：在热管的工作过程中，工作介质在薄壁管内交替发生汽化和凝结过程。

薄壁管的内壁具有很好的热传导性能，从而使得工作介质的汽化和凝结过程更加高效。

2. 热管的应用实例热管作为一种高效的热传导设备，在各个领域得到了广泛的应用。

以下是一些常见的热管应用实例：•电子散热：热管可以应用于电子设备的散热。

在电子设备中，高功率元件会产生大量的热量。

通过将热管与散热器结合使用，可以有效地将热量从元件传递到散热器，并通过散热器的散热表面将热量散发出去，从而实现电子设备的散热。

•空调系统：热管也可以应用于空调系统中的热能传递。

通过将热管放置在蒸发器和冷凝器之间，可以实现制冷剂的传递和热能的传导，从而提高空调系统的效率。

•光电设备：热管可以应用于光电设备的冷却。

在高功率光电设备中，发热是一个常见的问题。

通过将热管与光电设备连接，可以及时地将发热部件的热量传递到冷却系统，从而保证设备的稳定运行。

•太阳能应用：热管可以应用于太阳能集热器中。

在太阳能集热器中，热管将太阳能转化为热能，并通过传导将热能传递到储热系统或热水器中，实现太阳能的利用。

热管的原理及应用实例1. 热管的原理热管是一种利用毛细作用传递热量的热传输器件。

它主要由一个密封的金属管内部充填着工作流体组成。

热管的原理可以简要概括为以下几个步骤：•蒸发段：热管的工作流体在蒸发段受热变成蒸汽，并且吸热带走热量。

•对流段：蒸汽在对流段中传递到冷凝段，同时冷凝为液体，并且释放出吸收的热量。

•冷凝段：冷凝的工作流体液体通过毛细作用返回到蒸发段，完成循环。

热管通过不断的汽化和冷凝过程，实现了高效率的热传输。

它具有以下一些特点：•高传热效率：热管能够实现高效率的热传输，因为工作流体在蒸发和冷凝过程中，具有高传热系数的特点。

•无需外部动力：热管是靠毛细作用来实现液体循环，无需外部动力，因此具有较低的功耗。

•温度均匀性：热管可以实现温度均匀分布，适用于对温度要求较高的应用场景。

•避免热应力：热管的高传热效率可以避免在恶劣工况下产生热应力造成的热破坏。

2. 热管的应用实例热管作为一种高效的热传输器件，已经在多个领域得到了广泛的应用。

以下是几个热管应用的实例：2.1 汽车发动机散热系统热管在汽车发动机散热系统中的应用已经成为一种趋势。

热管可以将发动机上产生的热量传递到散热器上，实现高效的散热。

它可以提高发动机的工作效率，延长发动机寿命。

2.2 电子设备散热热管在电子设备散热领域也有着广泛的应用。

例如，在笔记本电脑中，热管可以将电子设备产生的热量传递到散热风扇上，从而保持设备的正常工作温度。

热管可以提高设备的稳定性和寿命。

2.3 太阳能热水器热管在太阳能热水器中的应用也很常见。

热管可以将太阳能板上的热量传递到水箱中，从而实现太阳能的热水供应。

热管具有高效的传热性能，可以提高太阳能热水器的热转换效率。

2.4 空调系统热管在空调系统中的应用也逐渐增多。

热管可以用于室内和室外机之间的热量传递，提高空调系统的能效比。

热管还可以降低室内机的噪音和震动，提高舒适度。

2.5 光伏系统热管在光伏系统中的应用也具有重要意义。

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。

热管技术1. 简介热管技术是一种使用液体在闭合的金属管道中进行传热和传质的技术。

热管由蒸汽和液体组成，通过液体在内部与外部之间的传热传质来实现冷却或加热的目的。

热管技术广泛应用于各种领域，包括电子设备散热、空调系统、航天器热控等。

2. 原理热管内部通常填充着工作介质，如水、铵、乙醇等。

当热管的一端受热时，工作介质在高温处蒸发成为蒸汽，然后蒸汽通过内部的毛细结构传输到低温处，再由于低温损失能量而冷凝成为液体。

液体由于重力或毛细力作用返回热源端，形成一个封闭系统。

这样循环往复，使得热能能够通过液体的相变和气液传导来传递。

3. 优势3.1 高传热效率由于热管内部液体的相变和气液传导，热管的传热效率相对较高。

相比于传统的散热方式，热管技术能够更有效地将热量传递到远离热源的部分，提高散热效果。

3.2 紧凑型设计热管技术相对于其他传热装置具有较小的体积和重量，可以实现更紧凑的设计。

这对于有空间限制的应用非常有优势，如电子设备和航天器上的散热系统。

3.3 没有机械运动部件热管技术没有机械运动部件，因此具有较低的噪音和振动，提高了系统的可靠性和寿命。

3.4 高可靠性热管技术采用封闭的设计，能够在各种环境条件下稳定运行。

由于没有机械部件，热管技术具有较高的可靠性和寿命。

4. 应用领域4.1 电子设备散热电子设备的高功率密度和紧凑设计使得散热成为一个重要的问题。

热管技术可以高效地将散热器与热源连接起来，提高散热效果，保证电子设备的稳定性和可靠性。

4.2 空调系统热管技术可以应用于空调系统中，通过传热传质来调节室内温度。

热管技术的高传热效率和紧凑设计使得空调系统更加高效和节能。

4.3 航天器热控航天器在太空中的温度变化较大，需要进行热控以保证航天器内部设备的正常工作。

热管技术可以通过吸热和放热来调节航天器内部的温度，实现热平衡。

5. 局限性5.1 温度限制热管技术的工作温度通常在-50℃到100℃之间，超过这个温度范围可能会造成热管的性能损害。

热能工程中热管技术应用分析司鹏摘要：改革开放以来，我国各项事业均取得了不同程度的发展，随着社会经济的持续增长，我国对于社会主义现代化建设过程中工程项目的质量提出了越来越高的要求。

在对项目施工过程中进行优化管理使得热能工程的质量有了极大的保证，市场经济是一个优胜劣汰的大环境，因此，一种更高的工程要求逐渐产生，怎样做好当前的重点工作，以此适应新形势便成为了我们工作的关键。

基于此，本文就热管技术在热能工程中的应用展开分析与研究，促进热管工程的快速发展。

关键词：热能工程；热管技术；应用引言：自我国加入世界贸易组织以来，包括工程项目在内的我国各行业面临着诸多重大机遇与挑战，随之对其质量的发展、提高也提出了更高的要求。

通过落实中央规划工作重心，我国工程项目施工技术也得到了极大地改善与提高，在热能工程项目的施工管理中也逐渐积累了一些经验和技巧，这些经验与技巧在我国社会主义现代化建设过程中也发挥了极大地推动作用，缩短了我国热能工程项目与发达国家之间的差距，也给热能工程带来了较大的效益。

一、热管的工作原理热管在应用的过程中，可以分为三段，具体包括蒸发段、绝热段、冷凝段。

其中，绝热段在中间，蒸发段与冷凝段在两边。

在加热过程中，蒸发段受热会导致液体蒸发，所产生的蒸汽会带走热量流向冷凝段。

在冷凝段放热冷却后，蒸汽就会冷凝为液态，沿着管芯的毛细多孔材料再次流回到热管的蒸发段。

这就形成了一个闭合的循环回路，让热量在热管中不断的传递。

如果将热管进行立式放置，还可以利用重力作用，让冷凝后的液体沿着热管的内壁回流到蒸发段。

这种重力式热管不需要管芯提供毛细作用力，也被称作两相热虹吸管。

二、热管技术的特点2.1传热效率高热管式热转换器的传热单元，导热性强。

热管与铜、铝、银等金属相比，在同重量状态下能够多传递几个数量级的热量。

并且热管换热器的效率通常都是在80%以上，能够有效利用数量巨大、形式多样的太阳能、地热能、工业废热等进行有效的能源回收。

热管技术原理、性能及应用热管概述：热管技术是1963年美国LosAlamos国家实验室的G.M.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。

热管原理：热管利用蒸发制冷，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，当热管一段受热时，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。

基本工作过程: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。

如此循环不己，热量由热管的一端传至另—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主要过程：(1)热量从热源通过热管管壁和充满工作液体的吸液芯传递到（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．液分界面上凝结：(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作用使冷凝后的工作液体回流到蒸发段。

基本特性:热管是依靠自身内部工作液体相变来实现传热的传热元件，具有以下基本特性。

热管技术及其在火电厂中的应用摘要热管是一种在小的温度梯度下就能把热量从一处传到另一处的高效传热元件，它充分利用了热传导原理与相变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。

该技术问世于1963年美国洛斯阿拉莫斯国家实验室，由于其独特的传热特性，得到了各领域学者的广泛关注及研究，目前已在许多方面得到广泛应用，其中不乏在火电厂领域的研究与应用。

关键词：热管，火电厂，应用，节能一、热管结构及其工作原理：热管内部设有传输液体的吸液芯的金属管，在抽除其中不凝性气体并充以某种工作液体后封闭而成。

其根据热力学第二定律，热量可以自发由高温热源传给低温热源，因此，只要有温差在，就会有热量传递。

热管元件即是通过蒸发吸热作用，使两侧温度差得以加大，进而致使热量迅速传输。

在一支密封的金属管内注入适量的液态工质后抽成真空，便成了热管。

当热管的一端加热后，液体受热蒸发，蒸汽在压差作用下流向放热端，向冷源放出热量而凝结，凝结后的液体借助于重力、毛细力或离心力回流，形成循环，将大量的热量从加热区传递到散热区。

二、热管特性及优点（1）传热性能强。

热管传热是依靠内部介质的两相变化而实现的，其自身热阻很小，导热性能较高。

（2）具备良好的等温特性。

热管内空间充满饱和蒸汽，内部处于平衡状态。

蒸汽借助于压差流动，二端的压差很小，近似等温。

（3）热流方向的可逆性。

由于热管内部流动运动的动力是毛细力，对一根处于水平方向上的普通热管而言，其任意一端均可受热后作为吸热段，而另一端由内向外输出热量便作为排热段。

（4）热管壁温的可调性。

由于蒸发段和冷凝段可以调整，以改变热流密度，在实际使用上，通过调整管理温度使其避开低温腐蚀区。

（5）恒温特性。

对于可控热管而言，随着输入热量的增加其冷凝段的热阻会随之降低，反之则会增加，那么当输入热量有较大变化时，气体温度的波动也不会很大，即温度得到了控制，实现恒温功能。

热管的应用及原理1. 热管的应用热管是一种热传导和热控制装置，广泛应用于各个领域。

以下是热管的主要应用领域：1.电子器件散热：热管可以将电子器件产生的热量传导到远离器件的散热器上，提高散热效率，有效保护电子器件的工作稳定性。

2.航天航空工业：热管在航天航空领域中广泛应用，可以用于航天器的温度控制和热管理，提高航天器的可靠性和性能。

3.能源领域：热管在核能、太阳能和化学能等能源领域的转换和利用过程中起着重要的作用，可以提高能源转换效率和能量利用率。

4.家电电器：热管在家电电器中的应用也很常见，如电冰箱、空调、热水器等，可以提高设备的能效和使用寿命。

5.医疗器械：热管在医疗器械中被广泛应用，如医用激光设备、核磁共振设备等，可以提高设备的性能和稳定性。

2. 热管的原理热管是一种利用液体的相变和循环来传热的装置。

其基本原理如下：1.工作介质：热管通常由内部充满工作介质的密封管道组成，工作介质一般为易于相变的液体，如水、乙醇、铵等。

2.热力学循环：热管的工作过程是一个闭合的热力学循环过程。

首先，在热管的一端，工作介质吸收热量并蒸发成气体；然后，气体通过压力差的作用将热量传导到热管的另一端；最后，在热管的另一端，气体冷却并凝结成液体，释放热量。

3.热传导：在热管的工作过程中，热量通过工作介质的相变和循环传导，从而实现热量的传递。

4.热阻和热导率：热管的热传导效果主要由热阻和热导率决定。

热阻指的是热量在热管中传导过程中的阻碍程度，而热导率则指的是热量在工作介质中的传导性能。

3. 热管的优势热管具有以下几个优势，使其成为热传导和热控制领域中的重要装置：1.高热传导效率：热管内部的工作介质可以高效传导热量，因此热管具有很高的热传导效率。

2.无需外部动力驱动：热管通过工作介质的相变和循环实现热量的传递，无需外部动力驱动，省去了能源消耗和故障风险。

3.可靠性高：热管的结构简单，传热过程中无机械运动，因此具有较高的可靠性和稳定性。

热管技术及其工程应用(1)Heat pipe Technology and Engineering Application什么是热管？热管从何而来？有什么作用？热管工作的原理是什么？有何特性？热管跟普通的“管”有什么区别？什么是热管换热器？常见的热管有哪些种类？如何设计热管换热器？我们日常生活中有哪些场合使用了热管换热器？热管换热器的研究发展前景如何？第一章绪论一．热管换热器的研究背景当今传热工程面临两大问题：研究高绝热材料和高导热材料。

具有良好导热性的材料有铝[(λ＝202W/m•℃)]、柴铜[λ＝385W/ m•℃]、和银：λ＝410W/ m•℃)]，但其导热系数只能达到102W/m•℃的数量级，远不能满足某些工程中的快速散热和传热需要，热管的发明就解决了这一问题。

热管的相当导热系数可达105 W/m•℃的数量级．为一般金属材料的数百倍乃至上千倍。

它可将大量热量通过很小的截面积远距离地传输而无需外加动力。

由于热管具有导热性能好、结构简单、工作可靠、温度均匀等良好性能．热管是传热领域的重大发明和科技成果，给人类社会带来巨大的实用价值。

热管的发展史· 热管的原理首先是由美国俄亥俄州通用发动机公司的R.S.Gaugler于1944年在美国专利中提出的。

· 1962年L.Trefethen再次提出类似于Gaugler的传热元件用于宇宙飞船，但因这种建议并未经过实验证明，亦未能付诸实施。

· 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，从此吸引了很多科学技术工作人员从事热管研究。

· 1970年在美国出现了供应商品热管的部门，热管的应用范围从宇航扩大到了地面。

· 1980年美国Q-Dot公司生产了热管废热锅炉，日本帝人工程公司也成功地用热管做成锅炉给水预热器，解决了排烟的露点腐蚀问题。

· 1984年Cotter较完整地提出了微型热管的理论及展望，为微型热管的研究与应用奠定了理论基础。

热管及其应用热管是一种新型高效的传热元件z新型：热管发明于20世纪60年代z高效：良好的换热性能几十年来在应用中已崭露头角，解决了许多传热中的难题，具有强大的生命力，引起了科技界的极大兴趣及研究热情。

主要内容z一.前言：热管的发展史z二.热管的结构及工作原理（一）热管的结构（二）工作原理（三）重力热管（四）热管的型式z三.热管的特性z四.热管的传热z五.热管的应用一.前言：热管的发展史z1942年前：简单的二相热虹吸管J. Perkins及他的孙子L. P. Perkins发明并改进了“Perkins tube”即热虹吸管——简单的重力热管。

z1960~1970年：发明热管并成功应用于航天事业1942~1944年，R. S. Gaugler提出了现代热管的原理，但未实际应用；1963年，G. M. Grover再次提出了这一原理，并以热管命名；六十年代，成功应用于空间飞行和原子反应堆；z七十年代至今：热管在地面上各领域的应用蓬勃发展二.热管的结构及工作原理（一）热管的结构1.外壳2.毛细吸液芯3.工作流体吸热段绝热段放热段1.外壳——容器（大部分为圆管，金属）2.毛细吸液芯——起毛细泵作用，回流凝结液主要作用：1.产生毛细压头，将工质从冷凝段传送到蒸发段2.将工质液体均匀分布到任一吸热面积上要求性质：1.提供高的毛细压头（孔尺寸小）2.高的渗透性，流动性（孔尺寸大）3.恰当的厚度4.于工质相容5.润湿工质6.容易安装并贴合管内壁毛细吸液芯主要型式：金属丝网金属粉末烧结轴向槽道工作流体（工质）性能要求：1.与热管外壳及毛细吸液芯材料的相容性2.热稳定性3.与管壁及吸液芯间的润湿性4.在工作温度范围下的蒸气压力不要太高或太低5.汽化潜热高6.导热性能高7.蒸气及液体的粘性低8.表面张力高9.允许的冰点及倾点温度即品质因数要大ll N μσγρ=λγμσ常用工质1000~18001340179锂600~120089298钠150~39525712导热姆30~3001000水-60~100-40~12010~130-332464-78-111-98氨R11甲醇工作范围（℃）常沸点（℃）凝固点（℃）工质（三）重力热管工作原理冷凝液籍助重力回流优点：结构简单工作可靠注意：1.必须工作在重力场；2.加热段必须位于放热段下。