普通熱管換熱器

   一、熱管技術

1、熱管技術是1963年美國洛斯阿拉莫斯(Los Alamos)國家實驗室的喬治格羅佛(George Grover)發(fā)明的一種稱為“熱管”的傳熱元件，它充分利用了熱傳導原理與相變介質的快速熱傳遞性質，透過熱管將發(fā)熱物體的熱量迅速傳遞到熱源外，其導熱能力已知金屬的導熱能力。

2、組成：典型的熱管由管殼、吸液芯和端蓋組成。將管內抽成1.3×（10負1--－10負4)Pa的負壓后充以適量的工作液體，使緊貼管內壁的吸液芯毛細多孔材料中充滿液體后加以密封。管的一端為蒸發(fā)段（加熱段)，另一端為冷凝段（冷卻段），根據應用需要在兩段中間可布置絕熱段。當熱管的一端受熱時毛紉芯中的液體蒸發(fā)汽化，蒸汽在微小的壓差下流向另一端放出熱量凝結成液體，液體再沿多孔材料靠毛細力的作用流回蒸發(fā)段。如此循環(huán)不己，熱量由熱管的一端傳至另—端。熱管在實現這一熱量轉移的過程中，包含了以下六個相互關聯的主要過程：

⑴熱量從熱源通過熱管管壁和充滿工作液體的吸液芯傳遞到（液--－汽）分界面；

⑵液體在蒸發(fā)段內的（液--汽）分界面上蒸發(fā)；

⑶蒸汽腔內的蒸汽從蒸發(fā)段流到冷凝段；

⑷蒸汽在冷凝段內的汽．液分界面上凝結：

⑸熱量從（汽--液）分界面通過吸液芯、液體和管壁傳給冷源：

⑹在吸液芯內由于毛細作用使冷凝后的工作液體回流到蒸發(fā)段。

3、工作原理

在加熱熱管的蒸發(fā)段，管芯內的工作液體受熱蒸發(fā)，并帶走熱量，該熱量為工作液體的蒸發(fā)潛熱，蒸汽從中心通道流向熱管的冷凝段，凝結成液體，同時放出潛熱，在毛細力的作用下，液體回流到蒸發(fā)段。這樣，就完成了一個閉合循環(huán)，從而將大量的熱量從加熱段傳到散熱段。

當加熱段在下，冷卻段在上，熱管呈豎直放置時，工作液體的回流靠重力足可滿足，無須毛細結構的管芯，這種不具有多孔體管芯的熱管被稱為熱虹吸管。熱虹吸管結構簡單，工程上廣泛應用。[1]

4、相容性及壽命

熱管的相容性是指熱管在預期的設計壽命內，管內工作液體同殼體不發(fā)生顯著的化學反應或物理變化，或有變化但不足以影響熱管的工作性能。相容性在熱管的應用中具有重要的意義。只有長期相容性良好的熱管，才能保證穩(wěn)定的傳熱性能，長期的工作壽命及工業(yè)應用的可能性。碳鋼－水熱管正是通過化學處理的方法，有效地解決了碳鋼與水的化學反應問題，才使得碳鋼—水熱管這種高性能、長壽命、低成本的熱管得以在工業(yè)中大規(guī)模推廣使用。

影響熱管壽命的因素很多，歸結起來，造成效管不相容的主要形式有以下三方面，即：產生不凝性氣體；工作液體熱物性惡化；管殼材料的腐蝕、溶解。

⑴產生不凝性氣體由于工作液體與管完材料發(fā)生化學反應或電化學反應，產生不凝性氣體，在熱管工作時，該氣體被蒸汽流吹掃到沖凝段聚集起來形成氣塞，從而使有效冷凝面積減小，熱阻增大，傳熱性能惡化，傳熱能力降低甚至失效。

⑵工作液體物性惡化有機工作介質在一定溫度下，會逐漸發(fā)生分解，這主要是由于有機工作液體的性質不穩(wěn)定，或與殼體材料發(fā)生化學反應，使工作介質改變其物理性能，如甲苯、烷、烴類等有機工作液體易發(fā)生該類不相容現象。

⑶管殼材料的腐蝕、溶解工作液體在管殼內連續(xù)流動，同時存在著溫差、雜質等因素，使管殼材料發(fā)生溶解和腐蝕，流動阻力增大，使熱管傳熱性能降低。當管殼被腐蝕后，引起強度下降，甚至引起管殼的腐蝕穿孔，使熱管失效。這類現象常發(fā)生在堿金屬高溫熱管中。

二、普通熱管換熱器

以熱管為傳熱元件的換熱器具有傳熱效率高、結構緊湊、流體阻損小、有利于控制露點腐蝕等優(yōu)點。但是，影響熱管壽命的幾大因素同時也影響著熱管換熱器的壽命。

    三、應用領域