热管技术研究

第35卷第6期煤矿安全2004年6月.安仝技术.文章编号:1003 - 496X(2004)06 - 0041- 02热管技术研究(鞍山接明精管制造有限公司,辽宁鞍山114011) ;摘要:文章详细介绍了 高效传热元件热管的基本工作原理、基本特性,简单介绍了热管技术的应用概况。关键词:热管;传热极限;特性;应用中围分类号:TK172.4文献标识码:B热管作为-一种高效传热元件自10 世纪60年内表面加工成沟槽,管壳中心空而畅通,供工作介代问世以来,在传热技术领域里的影响越来越大,质蒸汽流动。工作介质种类由热管工作温度范围世界.上许多国家的科研机构、大学和许多公司进而决定。管的- -端为蒸发段(加热段),另一端为行了大量的实验和理论研究工作,热管在许多工冷凝段(冷却段)。根据应用需要在两段中间可布业部门得到广泛应用。置绝热段。当蒸发段受热时,管芯中的工作介质液体蒸发汽化,蒸发段蒸汽压力为p,玲凝段蒸1热管基本工作原理汽压力为p2, 在压差△pv的作用下蒸发段流到热管的基本工作原理如图1所示,典型的热冷凝段,并在那里凝结下来,放出汽化潜热,通过管壁传出热量。冷凝液体再沿管芯多孔材料靠毛↓↓↓↓.燕汽液体↑细力的作用流回蒸发段。如此循环不已,热量从热管管壳热管的一端传至另- -端。热管在实现这- -热量转移的过程中,包含了以下6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↑↑↑↑↑↓↓↓↓↓体的管芯传递到液-汽分界面;燕发段绝热段冷凝段(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;围1热管工作 原理示意图(4)蒸汽在冷凝段内的汽-液分界面上凝结;(5)热量从汽-液分界面通过管芯、液体和管管由管壳管芯(吸液芯)、适量的工作介质组成。壁传给冷源;将管内抽成0.13~1.3X10-3 Pa的负压,管壳一(6)冷凝后的工作介质液体在管芯内由于毛般为金属管,管芯为一定厚度的多孔网状结构,如细作用回到基发段.粉末冶金层、纤维丝网等,紧贴在管内壁或在管壳中国煤化工冷凝液的回流是YHCNMHG41●第35卷第6期煤矿安全2004年6月依靠管芯多孔材料的毛细力来完成,称为毛细压发段或冷凝段的面积,即以较小的加热面积输人头0pe,是热管内部工作介质液体循环的推动力，热量,而以较大的冷却面积输出热量或者反之。用来克服蒸汽从蒸发段流向冷凝段的压力降(4)热流方向的可逆性。一根水平放置的有Opv。冷凝液从冷凝段流回蒸发段的压力降芯热管,由于其内部循环动力是毛细力,因此任意Op1和重力场对液体流动引起的压力防△p。一端受热就可以作为蒸发段,而另一端向外散热(O pg可以是正值、负值或为零,视热管在重力场就成为冷凝段。此特点可以将温度展平,也可以中的位置而定)。因此热管正常工作的必要条件用于先散热后吸热的化学反应器及其他装置。是:(5)热二极管与热开关性能。所谓热二极管△pc≥Opv+Opr士△pq就是只允许热流向一个方向流动,而不允许向相如果把绝热段很好地与外界隔热,同时忽略反的方向流动;热开关则是当热源温度高于某一管壁的影响,即蒸汽从蒸发段得到的热量将全部温度时热管开始工作,当热源温度低于这一温度传给冷凝段,传热量为Q。时,热管就不传热。Q= mvλ3热管技术的应用式中传热量蒸汽的质量流量随着科学技术水平的不断提高,传热与散热向题显得愈来愈重要,甚至会限制某些领域的发λ一工作介质的汽化潜热由于同种物质的潜热远远大于显热,如水,饱,展以及高新技术的应用,如大功率、高频率电力电和温度T=100七时,汽化潜热λ=2 251.5 kJ/子器件的应用,对新一代的散热技术有了迫切的kg,而比热容C, =4.216 kJ/(kg.K) x》Cp,所需求。由于热管具有一系列独特的基本特性,目以热管为高效传热元件。前热管技术已应用到工业及民用的各个领域之中。2热管的基本特性目前热管技术的先进性、可靠性等优势,逐步热管是依靠自身内部工作介质液体相变潜热被各个行业所共识，热管研究和应用领域也将不来实现传热的传热元件,它具有以下基本特性:断拓宽新能源的开发、电子装置芯片冷却、笔记本(1)很高的导热性。热管内部主要是靠工质电脑CPU冷却以及大功率晶体管、晶闸管元件、的汽、液相变、传输热量、热阻很小。因此具有很电路控制板的冷却、防爆电气设备等,解决了传统高的热传导能力,与银铜、铝等金属相比,单位质传热散热方法无法解决的问题。同时国民经济各量的热管可多传递几个数量级的热量。.领域的高效传热设备的开发,都将促进热管技术(2)优良的等温性。热管内腔的蒸汽是处于及其应用的进-步发展。饱和状态,饱和蒸汽的压力决定于饱和温度，饱和蒸汽从蒸发段流向冷凝段所产生的压降很小。因作者简介:昊宝宗,另,高级工程师,1966年毕业于吉林工业大学,现任鞍山鞍明热管制造有限公司总工程师。此,温降亦很小。因而具有优良的等温性。(3)热流密度可变性。热管可以独立改变蒸(收稿日期:2004-01 -02;责任编辑:金丽华)业N中国煤化工●42.YHCNMHG