熱管定義及其優越性
2016-01-19 15:47:31
1. 熱管定義及熱管原理
熱管（heat pipe），按較精確的定義，應稱之謂“封閉兩相傳熱系統”，即在一個封閉的體系內，依*流體的相態變化（液相變為汽相或汽相變為液相）來傳遞熱量的裝置。眾所周知，當某種介質由液相變為汽相（如水蒸發或沸騰）時，會吸收熱量；而當介質由汽相變為液相（如蒸汽的凝結）時，會放出熱量。將這兩種過程巧妙地結合在一起，并置于封閉的容器內，就構成了一個先進的傳熱元件---熱管了。熱管的典型結構如圖1所示。一個園筒狀的容器，內部襯以多孔性的材料，將容器內部抽成某種程度的真空，然后注入一定量的液體（介質）并將容器密封起來。這樣，一支熱管就做成了。
圖1 熱管的典型結構和工作原理
如果將熱管的一端加熱，另一端冷卻，中間用隔板或絕熱材料將二者分開，這樣，熱管內部將開始兩相傳熱過程。加熱段的介質會沸騰或蒸發，吸收汽化潛熱，由液體變為蒸汽。產生的蒸汽在管內一定壓差的作用下，流動到冷卻段，蒸汽遇到冷的壁面會凝結成液體，同時放出汽化潛熱，通過管壁傳給外面的冷源。冷凝下來的液體依*管內壁的多孔材料所產生的毛細管力再回流到加熱段，重新開始蒸發吸熱過程。這樣，通過管內介質的連續相變，完成了熱量的連續轉移。
當熱管在地面上應用時，可以讓重力來幫助凝液回流，這時，就不需要管內吸液芯了，只要將熱管傾斜放置或垂直放置，讓加熱段在下方，冷卻段在上方就可以了。這樣的熱管叫重力輔助熱管或重力熱管。下面講述的熱管換熱器，絕大部分用的都是重力熱管。
如果將熱管的一端加熱，另一端冷卻，中間用隔板或絕熱材料將二者分開，這樣，熱管內部將開始兩相傳熱過程。加熱段的介質會沸騰或蒸發，吸收汽化潛熱，由液體變為蒸汽。產生的蒸汽在管內一定壓差的作用下，流動到冷卻段，蒸汽遇到冷的壁面會凝結成液體，同時放出汽化潛熱，通過管壁傳給外面的冷源。冷凝下來的液體依*管內壁的多孔材料所產生的毛細管力再回流到加熱段，重新開始蒸發吸熱過程。這樣，通過管內介質的連續相變，完成了熱量的連續轉移。
當熱管在地面上應用時，可以讓重力來幫助凝液回流，這時，就不需要管內吸液芯了，只要將熱管傾斜放置或垂直放置，讓加熱段在下方，冷卻段在上方就可以了。這樣的熱管叫重力輔助熱管或重力熱管。下面講述的熱管換熱器，絕大部分用的都是重力熱管。
2. 熱管的優越性
傳熱性能優越。由于管內是高效的相變傳熱，其相當導熱系數是銅的幾十倍，甚至幾百倍，故有超導熱體之稱。如果將一支熱管和一支同樣尺寸的銅棒同時插入80—90度的熱水中，在最初的時刻，如果您敢用手摸一下銅棒，您卻不敢觸摸燙手的熱管，因為熱管具有良好的等溫性，熱管上部的溫度幾乎與熱水相同。每支熱管都是一個獨立的傳熱元件，可做成不同的形狀和結構，適用于不同的應用場合。熱管的加熱段和冷卻段，都是管外換熱，容易處理換熱面的積灰和腐蝕。 通過改變介質和管材，可用于不同溫度下的傳熱。此外熱管還具有安裝、拆卸、更換、維護方便等優點。
