第三章2 热管换热器(热管换热器).
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。
热管换热器设计计算及设计说明
热管换热器设计计算及设计说明设计说明书目录1.引言2.设计目标3.设计计算3.1传热需求计算3.2材料选择3.3热管尺寸计算3.4换热面积计算4.设计结果4.1热管尺寸4.2换热面积5.结论1.引言2.设计目标本设计的目标是设计一个能够满足热量传递需求的热管换热器。
具体设计目标如下：-传热效率高，热量损失小；-体积小，重量轻，便于安装和维护；-耐腐蚀，使用寿命长。
3.设计计算3.1传热需求计算根据所需传热功率和热传导方程，可以计算出所需的换热面积。
传热功率的计算公式如下：Q=U*A*ΔT其中，Q为传热功率，U为传热系数，A为换热面积，ΔT为温度差。
根据具体的应用条件和需求，可以确定传热系数和温度差。
3.2材料选择根据工作温度和压力，选择合适的材料用于热管换热器的制造。
常见的材料有不锈钢、铜、铝等。
需要考虑的因素包括材料的导热性能、耐腐蚀性能和成本等。
3.3热管尺寸计算热管的尺寸设计主要包括直径、长度和分段数等。
热管的直径与流体的流量有关，需要根据实际流量计算得出。
热管的长度与传热效果有关，需要根据传热需求和热管材料的导热性能计算得出。
分段数的选择主要考虑热管结构的复杂度和制造成本。
3.4换热面积计算根据传热功率和传热系数，可以计算出所需的换热面积。
换热面积的计算公式如下：A=Q/(U*ΔT)其中，A为换热面积，Q为传热功率，U为传热系数，ΔT为温度差。
根据具体的应用条件和需求，可以确定传热系数和温度差。
4.设计结果4.1热管尺寸根据具体的传热需求和热管材料的导热性能，计算得出热管的直径为XX mm，长度为XX mm，分段数为XX。
4.2换热面积根据传热功率和传热系数，计算得出所需的换热面积为XXm²。
5.结论本设计通过计算得出了一台满足特定条件下的热管换热器的尺寸和换热面积。
这个设计可以满足传热需求，并具有高传热效率、小体积和耐腐蚀等特点。
热管换热器工作原理及特点-概述说明以及解释
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。
热管换热器实验装置详解
热管换热器是一种节能设备，它的传热效率高、结构紧凑等优点使得它广泛应用于冶金、化工、炼油、锅炉、陶瓷、交通、轻纺、机械等行业中。
该设备也经研究被应用于自动除垢换热系统中，可在一定程度上增加经济效益，下面就带大家了解一下热管换热器实验装置详解。
其工作原理如下所示：当汽轮机组运行时，本装置无需外加动力，利用水的流速动能驱动螺旋扭片长期在换热管内不停地快速旋转，改变管内水的流动状态，均化温度场，使贴近管壁的滞留层消失，热量迅速从换热管传递给强烈扰动的水流，被快速带走，极大地强化了换热管水侧的换热效果，从而改善了凝汽器整体换热效果，经济效益提高。
装置在运行时，强烈旋转的水流产生向管壁摩擦力和剪切力，破坏了水垢和粘泥物质在换热管内壁的附着机理，使水垢和粘泥没有时间在管壁上滞留，排除了结垢的可能，保持换热管内壁长期干净无垢，垢下腐蚀大幅度减缓，保护换热管内氧化膜。
由于凝汽器换热效果增强，排汽温度降低，同时强烈的水流扰动使贴近管壁的水流温度降低，水中重碳酸钙分解产生碳酸钙的速度降低，碳酸钙在低温下的溶解度也降低。
这两个方面的影响也使安装本装置后换热管内壁的结垢可能性大大降低。
装置安装：其装置安装简单，不需对凝汽器本体作任何改动，不改变系统工艺和运行参数，不需增加动力源。
凝汽器清洗干净后，把本装置螺旋扭片部分顺流插入管内，进水端（固定端）用专用工具将支架固定平整、牢固即可，出水端（自由端）为自由活动方式，没有任何固定部件。
换热管进口安装实图换热管出口安装实图由于凝汽器换热效果增强，排汽温度降低，同时强烈的水流扰动使贴近管壁的水流温度降低，水中重碳酸钙分解产生碳酸钙的速度降低，碳酸钙在低温下的溶解度也降低。
这两个方面的影响也使安装本装置后换热管内壁的结垢可能性大大降低。
自转螺旋纽带实物图工作示意图装置本体采用高分子聚合材料制成，材料的力学性能、化学性能、耐热性能都可以满足长期使用要求，耐腐，耐磨，抗老化。
特耐磨陶瓷滑动推力轴承动静接触面为线性接触，利用凹凸结构限位，特殊情况下旋转轴偏心自由度大，有利于直径＜5mm的硬垢或漏过滤网的异物排出，提高了运行安全性。
热管换热器实验报告
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。
热管换热器操作规程
热管换热器操作规程
《热管换热器操作规程》
一、操作人员必须经过培训并持有相关证书才能进行热管换热器的操作。
二、在进行换热器操作之前，必须确保设备处于停机状态并完全冷却。
三、在操作过程中，必须严格按照操作手册和操作规程进行操作，任何违反规定的行为都将受到严厉处理。
四、在开启换热器之前，必须检查管路及阀门的状态，确保无堵塞和泄漏现象。
五、在操作过程中，必须注意保持设备的清洁，并每隔一段时间对设备进行清洗和保养。
六、在换热器操作结束后，必须及时关闭阀门并进行设备的冷却处理。
七、在操作结束后，必须对设备进行全面的检查，确保设备完好无损并且安全可靠。
八、在操作过程中，如有任何异常情况出现，必须立即停止操作并进行报告。
九、操作人员必须严格遵守安全操作规程，确保自己和他人的安全。
十、操作过程中如遇紧急情况，必须立即采取应急措施，并及时向上级领导和相关部门汇报。
十一、对于长期停用的设备，必须进行定期检查和保养，确保设备能够正常运行。
以上是热管换热器操作规程的相关内容，希望每位操作人员都能严格遵守规程，确保设备的安全运行。
热管换热器实验报告心得
热管换热器实验报告心得引言热管换热器是一种高效的热传递设备，具有体积小、重量轻、传热效率高等优点。
为了探究热管换热器的性能特点，我们进行了一系列实验，并在此次实验报告中总结了其中的心得和体会。
实验目的本次实验的主要目的是通过研究热管换热器在不同工况下的传热性能，了解其传热特点，并对比热管换热器与传统换热器的性能差异。
实验装置和方法我们使用了一台实验室常见的热管换热器测试装置，该装置包括一个热管换热器、一个温度控制器和一个数据记录仪。
实验过程如下：1. 通过调节温度控制器，设置热管换热器的进口流体温度，并记录该温度。
2. 打开温度控制器，使得热管开始运行。
3. 在每个实验工况下，记录下热管换热器的进口流体温度、出口流体温度、进口流体流量和出口流体流量等参数。
4. 将数据记录仪连接至计算机，将实验数据导入计算机并保存。
实验结果分析通过分析实验数据，我们得出了以下结论：1. 随着进口流体温度的升高，热管换热器的传热效果逐渐增加。
这是因为在高温条件下，热管内的工质容易蒸发，形成冷凝器，进一步加强了热管的换热效果。
2. 进口流体流量对热管换热器的传热性能有一定影响。
当进口流体流量增大时，热管内流体的速度加快，传热面增加，从而增加了热管换热器的传热效果。
3. 热管换热器的传热性能要优于传统换热器。
这是由于热管换热器利用液体的自身运动与蒸发-冷凝循环实现了传热过程，而传统换热器则依靠传导、传convection或辐射传热。
4. 热管换热器在实际应用中有较大的潜力。
由于其体积小、重量轻和传热效率高，热管换热器在工业、航空航天和电子领域等多个领域都有广泛的应用前景。
实验总结通过本次实验，我们对热管换热器的传热性能有了更深入的了解。
我们发现热管换热器具有传热效果好、体积小和重量轻等优点，相比传统换热器具有明显的优势。
但同时我们也注意到，热管换热器的传热性能还受到进口流体温度和进口流体流量等因素的影响。
然而，本次实验还存在一些不足之处。
热管的换热基本知识及其换热计算
热管的换热基本知识及其换热计算热管的换热原理及其换热计算—热管简介热管是近几十年开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。
其结构如下图: heat oulcontainerheat inwick structureliquid flow热管的工作原理是：夕卜部热源的热量，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，直至到达饱蒸气压』匕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。
在热管真空度到达要求的情况下，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⑵产品参数说明工程热管长度主体资料毛细结构工作介质设计工作温度设计使用倾角传热功率热阻系数手艺参数> 100mm铜管槽沟/烧结芯/丝网管冷媒30^200°C> 5°50~1000w〔根据实际产品规格型号〕<0.08°C/W〔参考值〕传热功率测试原理断热部台面加热部1〕加热功率有功率调治仪控制输入;2〕热管保持与水平台面c〔角度〔根据具体应用定〕；测试总体要求3〕管壁上监测点的温度变化在5min内小于0.5°C认为传热到达稳定状态，记录此时传热功率为最大传热功率。
热管换热器设计计算及设计说明
1967年至1968年，美国应用于工业的热管日渐广泛，应用范围涉及到空调、电子器件、核电机的冷却等方面。并初次出现了柔性热管和平板式的异形热管。
1962年特雷费森向美国通用电气公司提出报告，倡议在宇宙飞船上采用一种类似Gaugler的传热设备。但因这种倡议并未经过实验证明，亦未能付诸实施。
1963年Los-Alamos科学实验室的Grover在他的专利中正式提出热管的命名，该装置基本上与Gaugler的专利相类似。他采用一根不锈钢管作壳体，钠为工作介质，并发表了管内装有丝网吸液芯的热管实验结果，进行了有限的理论分析，同时提出了以银和锂作为热管的工作介质的观点。
1964年Grover等人首次公开了他们的试验结果。此后英国原子能实验室开始了类似的以钠和其它物质作为工作介质的热管研究工作。工作的兴趣主要是热管在核热离子二极管转换器方面的应用。与此同时，在意大利的欧洲原子能联合核研究中心也开展了积极的热管研究工作。但兴趣仍然集中在热离子转换器方面，热管的工作温度达到1600~1800℃。
当蒸发段里的液体一旦因吸收了汽化潜热并蒸发时，蒸汽就开始通过热管的蒸汽腔向冷却段流动。此流动是由蒸汽腔两端的小压差引起的。蒸发段内蒸汽的温度比冷却段内的饱和温度稍高一些，从而形成了两端的温度差。蒸发段与冷却段之间这个温差常常可作为热管工作成功与否的一个判据。如果此温差小于0.5℃或1℃，则热管常常被称为在“热管工况”下工作，即等温工作。
当蒸汽凝结时，液体就浸透冷却段内的吸液芯毛细孔，弯月面具有很大的曲率半径，可以认为是无穷大。在热管内只要有过量的工质，就一定集中在冷凝表面上，因而实际上冷凝段的汽—液分界面是一个平面，蒸汽凝结释放出的潜热通过吸液芯、液体层和管壁把热量传给管外冷源。如果有过量液体存在，则从分界面到管壁外面的温降将比蒸发段内相应的温降大，因而，冷却段内的热阻在热管设计中是应当考虑的重要热阻之一。
热管换热器的工作原理
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。
什么是热管换热器
什么是热管换热器热管是一种具有极高导热性能的传热元件，它通过在全封闭真空管内工质的蒸发与凝结来传递热量，具有极高的导热性、良好的等温性、冷热两侧的传热面积可任意改变、可远距离传热、可控制温度等一系列优点。
热管式换热器：是指利用热管原理实现热交换的换热器。
有若干支热管组成的换热管束通过中隔板置于壳体内构成，中热管式换热器是指利用热管原理实现热交换的换热器。
有若干支热管组成的换热管束通过中隔板置于壳体内构成，中隔板与热管加热段、冷却段及相应的壳体内腔分别形成热、冷流体通道，热、冷流体在通道申横掠热管束连续流动实现传热。
多用于余热回收工程。
热管换热器涉及换热器结构的改进，尤其是热烟道上的换热器结构的改进；解决以往烟道中换热器传热效率低的问题；该热管换热器是由炉体、集灰池墙体、隔板、隔墙板、换热管、挡水板、进、出水管构成，其主要改进是在下部构成集灰池，在上面的储水池中安装挡水板；其优点是消除受热介质直流现象，使受热介质受热均匀，提高传热效率，再加上在下部设置了集灰池，使换热管减少灰尘的沉积，提高了传热效率；该热管换热器可以广泛的安置在热烟道中，尤其是安置在窑炉排烟道中回收利用余热效果明显，受热介质可以取暖、可以洗浴。
热管换热器的应用热管换热器的构造原理：热管是一种高效传热元件，其导热能力比金属高几百倍至数千倍。
热管还具有均温特性好、热流密度可调、传热方向可逆等特性。
用它组成换热器不仅具有热管固有的传热量大、温差小、重量轻体积小、热响应迅速等特点，而且还具有安装方便、维修简单、使用寿命长、阻力损失小、进、排风流道便于分隔、互不渗漏等特点。
热管是由内壁加工有槽道的两端密封的铝（轧）翅片管经清洗并抽成高真空后注入最佳液态工质而成，随注入液态工质的成分和比例不同，分为KLS低温热管换热器、GRSC-A 中温热管换热器、GRSC-B高温热管换热器。
热管一端受热时管内工质汽化，从热源吸收汽化热，汽化后蒸汽向另一端流动并遇冷凝结向散热区放出潜热。
热管换热器(热管换热器)
Principle and design of heat exchanger 2015
③Hale Waihona Puke 旋转热管：工作液体的回流依靠离心力的分力作用
④ 重力辅助热管：同时受到毛细力和重力作用使凝液回流。当具有吸液芯的热管处于 冷凝段在加热段上方位置时，热管就将按重力辅助热管方式运行
Principle and design of heat exchanger 2015
换热器
原理与设计
Principle and design of heat exchanger
Principle and design of heat exchanger 2015
3.5 热管换热器
热管换热器是一种新型、高效、节能换热器，广泛使用于航天航空业，并逐步 用于加热炉对流室烟气余热回收中。它是由数根热管组成的。热管外部装有翅片以 提高传热效果。热管管束中间装有隔板，冷、热流体分别在隔板的两侧流动，通过 热管进行热量传递。
Principle and design of heat exchanger 2015
3）工作液 对工作液的要求： 要有较高的汽化潜热、导热系数，合适的饱和压力及沸点，较低的粘度及良好的
稳定性 应有较大的表面张力和润湿毛细结构的能力，使毛细结构能对工作液作用并产生
必须的毛细力 不能对毛细结构和管壁产生溶解作用，否则被溶解的物质将积累在蒸发段破坏毛
Principle and design of heat exchanger 2015
3.5.2 热管的结构
轴向分为三个区域：蒸发段（或称热源段、热端）、蒸发输送段（或称绝热段）、 冷凝段（或称热汇段、冷端）
热管式及热管式预热器
❖ 热管工作原理图：
恒涛集团
恒涛集团
❖ 1.1.2 热管的基本特性 ❖ (1)很高的导热性。热管内部主要靠工作液体的汽、液相变传热，热阻
很小，因此具有很高的传热能力导热能力。 ❖ (2)优良的等温性。热管内腔的蒸汽处于饱和状态，饱和蒸汽从蒸发段
流向冷凝段所产生的压降很小，根据热力学方程式可知，温降亦很小， 因而热管具有优良的等温性。 ❖ (3)热流密度可变性。热管可以独立改变蒸发段或冷却段的加热面积， 即可改变热管的管内蒸汽压力和温度，这样即可以改变热流密度。 ❖ (4)热流方向的可逆性。一根水平放置的有芯热管，由于其内部循环动 力是毛细力，因此任意一端受热就可作为蒸发段，而另一端向外散热就 成为冷凝段。
➢ 公司拥有机电设备安装工程专业承包资质，EPC电力工 式空气预热器的技术优势就在于利用了热管内部工质的相变传热，换热系 数大，易程于施控工制总空承气包及资烟质气，的承出揽口多温种度电。力工程项目。
以上介绍仅是我们公司在主体产业方面的一部 分，如果想更多地了解我们公司，欢迎大家到 我们公司参观指导，希望大家为了我们公司的 发展，留下你们宝贵的指导意见!
❖ (7)环境的适应性。热管的形状可随热源和冷源的条件而变化，热管可 做成电机的转轴燃气轮机的叶片、钻头、手术刀等等，热管也可做成分 离式的以适应长距离或冷热流体不能混合的情况下的换热；热管既可以 用于地面(重力场)，也可用于空间(无重力场)。
恒涛集团
1. 2 热管是预热器： 由热管元件组成的，利用热管原理实现烟气与冷空气 热交换的预热器称之为热管式预热器。一般情况下，它有一个矩形的外壳， 在矩形外壳中布满了带翅片的热管，热管的布置可以是错列呈三角形的排 列，也可以 是顺列呈正方形排列。在矩形壳体内部的中央有一块隔板把壳 体分成两个部分，形成热烟气与冷空气的通道。当热烟气与冷空气同时在 各自的通道中流过时，热管就将烟气的热量传给了冷空气，实现了两种流 体的热量交换。
热管式热交换器设计说明
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。
热管及热管换热器资料
2.3 热管的传热
热管在实现其热量转移过程中，包含了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工作液体回流到蒸发段
⑴在真空状态下，液体的沸点降低； ⑵同种物质的汽化潜热比显热高的 多； ⑶多孔毛细结构对液体的抽吸力可 使液体流动。
图2.1 热管示意图 1—管壳；2—管芯；3—蒸汽腔；4—工作液
从传热状况看，热管沿轴向 可分为蒸发段，绝热段和冷凝段 三部分。
热管的管壳是受压部件，要求由高导热率、耐压、耐热应力的材料制 造。在材料的选择上必须考虑到热管在长期运行中管壳无腐蚀，工质与 管壳不发生化学反应，不产生气体。 管壳材料有多种，以不锈钢、铜、铝、镍等较多，也可用贵重金属铌、 钽或玻璃、陶瓷等。管壳的作用是将热管的工作部分封闭起来，在热端 和冷端接受和放出热量，并承受管内外压力不等时所产生的压力差。 热管的管芯是一种紧贴管壳内壁的毛细结构， 通常用多层金属丝网或纤维、布等以衬里形式 紧贴内壁以减小接触热阻，衬里也可由多孔陶 瓷或烧结金属构成。如右图所示为几种不同的 管芯的结果示意图
6 热管的相容性及寿命
• 相容性指热管在预期的设计寿命内，管内工作液体同壳体不发生显著的 化学反应或物理变化。影响热管寿命及工作的重要因素之一产生不凝性 气体
②重力热管应用场合：
• 只能应用于重力场中，而不能用于空间（无重力场）； • 只能将热管的下部作为加热段，而上部作为冷凝段； • 主要用于传热，不能用于均温； • 可以作为热二极管。 根据重力热管具有的特点，国内作为余热回收用的热管换热器大多 数采用这种形式的热管。
热管换热器
热管换热器热管是一种具有高导热性能的传热组件，热管技术首先于1944年由美国人高格勒（R·S·Gaugler）所发现，并以“热传递装置”（Heat Transter Device）为名取得专利，当时因未显示出实用意义，而没有受到应有的重视。
直到六十年代初期，由于宇航事业的发展，要求为宇航飞行器提供高效传热组件，促使美国洛斯——阿拉莫斯科学实验室的格罗弗（G·M·Grover）于1964年再次发现这种传热装置的原理，并命名为热管（Heat Pipe），首先成功地应用于宇航技术，之后引起了各国学者的极大兴趣和重视。
热管技术于上世纪七八十年代进入中国。
一、概述热管是一种具有高导热性能的传热元件，它通过在全封闭真空管壳内工质的蒸发与凝结来传递热量，具有极高的导热性、良好的等温性、冷热两侧的传热面积可任意改变、可远距离传热、可控制温度等一系列优点。
缺点是抗氧化、耐高温性能较差。
此缺点可以通过在前部安装一套陶瓷换热器来予以解决，陶瓷换热器较好地解决了耐高温、耐腐蚀的难题。
以热管为传热元件的换热器具有传热效率高、结构紧凑、流体阻损小、有利于控制露点腐蚀等优点。
目前已广泛应用于冶金、化工、炼油、锅炉、陶瓷、交通、轻纺、机械等行业中，作为废热回收和工艺过程中热能利用的节能设备，取得了显著的经济效益。
二、分类按照热流体和冷流体的状态，热管换热器可分为：气—气式、气-汽式、气—液式、液—液式、液—气式。
按照热管换热器的结构形式可分为：整体式、分离式和组合式。
三、主要特点1、热管换热器可以通过换热器的中隔板使冷热流体完全分开，在运行过程中单根热管因为磨损、腐蚀、超温等原因发生破坏时基本不影响换热器运行。
热管换热器用于易然、易爆、腐蚀性强的流体换热场合具有很高的可靠性。
2、热管换热器的冷、热流体完全分开流动，可以比较容易的实现冷、热流体的逆流换热。
冷热流体均在管外流动，由于管外流动的换热系数远高于管内流动的换热系数，用于品位较低的热能回收场合非常经济。
奉贤区销售热管换热器工作原理
奉贤区销售热管换热器工作原理
一、工作原理
奉贤区销售的热管换热器采用气体循环的方式进行传热，通过对外表面与热通道内表面的物体进行换热，从而达到控温的目的。
热管换热器的主要结构包括壳体、流通道、换热管、换热头、控温器、进气口、出气口等部件。
1、进气口和出气口：热管换热器的进气口和出气口是用来控制管内气体流动的重要组成部分，从而改变换热管内的气体流动方向，有效地利用换热管内的热量来达到控温的目的。
2、换热管：换热管为热管换热器的关键组成部分，它内部设有一条具有特殊功能的流通道，用来进行换热，换热管外缘还可以结合装置，用来提高换热效率。
3、换热头：换热头是用来对热管换热器外部物体进行换热的重要组成部分，它包括特制的接口头、螺纹、箱体等，既能够提高换热效率，又能够方便气体的流动。
4、控温器：控温器是用来控制热管换热器内部温度的重要组成部分，它能够有效地控制热管换热器的温度，从而延长热管换热器的使用寿命。
二、优点
热管换热器具有结构简单，传热面积大，换热效率高，响应速度快，易于安装和维护等优点，广泛应用于空调、暖气、水处理等领域，具有重要的技术价值和经济价值。
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换热器
原理与设计
Principle and design of heat exchanger
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3.5 热管换热器
热管换热器是一种新型、高效、节能换热器，广泛使用于航天航空业，并逐步 用于加热炉对流室烟气余热回收中。它是由数根热管组成的。热管外部装有翅片以 提高传热效果。热管管束中间装有隔板，冷、热流体分别在隔板的两侧流动，通过 热管进行热量传递。
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③ 旋转热管：工作液体的回流依靠离心力的分力作用
④ 重力辅助热管：同时受到毛细力和重力作用使凝液回流。当具有吸液芯的热管处于 冷凝段在加热段上方位臵时，热管就将按重力辅助热管方式运行
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3.5.3 热管的工作特性 热管为什么能工作？ 因为吸液芯的泵送作用
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热管的传热过程
六个传热步骤：
1）热量从热源通过壳壁和充满液体工质的吸液芯传递到液汽分界面上 2）液体在蒸发段内的液-汽分界面上蒸发 3）蒸汽通过蒸汽腔输送到冷凝段 4）蒸汽在冷凝段内的汽-液分界面上冷凝
5）热量从冷凝段内的汽-液分界面通过吸液芯和壳壁传给外热汇（即冷源）
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管芯的结构 1）紧贴管壁的单层及多层网芯，图3.66（a） 2）烧结粉末管芯，图3.66（b），它是由一定目数
的金属粉末或金属丝网烧结在管内壁面而成 3）轴向槽道式管芯，图3.66（c），它是在管壳内 壁开轴向细槽，以提供毛细压头及液体回流通道， 槽的截面形状可有矩形、梯形等多种 4）组合管芯。一般管芯往往不能同时兼顾毛细抽 吸力及渗透率，组合管芯既能兼顾毛细力和渗透率， 从而获得高的轴向传热能力，而且大多数管芯的径 向热阻甚小。它基本上把管芯分成两部分，一部分 起毛细抽吸作用，一部分起液体回流通道作用。此 类管芯有多种，图3.66（d）为一种槽道覆盖网式。 它是在轴向槽道管芯表面覆盖一层细孔网，槽道成 为低阻力的液体回流通道，细孔网则提供高的毛细 抽吸压头，因此可提高传热能力。但因网与 槽不易 贴合紧，其径向热阻较大。
6）冷凝液借助吸液芯的毛细作用从冷凝段返回蒸发段重新工作。
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3.5.2 热管的结构
轴向分为三个区域：蒸发段（或称热源段、热端）、蒸发输送段（或称绝热段）、 冷凝段（或称热汇段、冷端） 径向分为三个部分：密闭的管壳、毛细结构（或称吸液芯）、蒸汽通道（或称蒸汽腔）
属热管，在这种条件下，热时将遇到这种限制，它又被称为蒸汽压力极限
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4) 声速极限 热管管内蒸汽流动，由于惯性力的作用，在蒸发段出口处蒸汽速度可 能达到声速或超声速，而出现阻塞现象，这时的最大传热量被称为声速极限；
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即在cosθe=1(θe=0°)，cosθc=0(θc=90°)时，ΔPcap：有最大值为：
Pcap,max
2 re
ΔPcap：是热管内部工作液体循环的推动力，用来克服蒸汽从蒸发段流向冷 凝段的阻力降ΔPν、冷凝液体从冷凝段回流到蒸发段的压力降ΔPl和重力对 液体流动引起的压力降ΔPg（ΔPg可以是正值，负值，或零）。因此
从蒸发段到冷凝段的蒸汽压差只表现为摩擦阻力 Δpg，这一压差较小，
其所对应的温差较小；当它所对应的冷热端饱和温度之差小于0.56－
1.2oC即近乎等温流动，被认为正常工作， －－热管工况。
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b. 液体流动
冷凝液通过毛细作用返回蒸发段内的流动为层流流动，并主要
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传热极限可用传热量和工作温度（即管内蒸汽平均温度）为直角坐标的两轴来定性地 表示。热管的工作点必须选择在包络线1－2－3－4－5－6－7－8的下方。这些极限曲
热管的结构简图
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1 管壳
1）作用：将热管的工作部分封闭起来，在热端和冷端接受和放出热量，并承受管内 外压力不等时所产生的压力差 2）要求：由高导热率、耐压、耐热应力的材料制造，材料的选择必须首先考虑到与 所要使用的工质的相容性，即要求热管在长期运行中管壳无腐蚀，工质与管壳不发 生化学反应，不产生气体。 3）材料：以不锈钢、铜、铝、镍等较多，也可用贵重金属铌、钽或玻璃、陶瓷等。 2 管芯 管芯是一种紧贴管壳内壁的毛细结构，通常用多层金属丝网或纤维、布等以衬里 形式紧贴内壁以减小接触热阻，衬里也可由多孔陶瓷或烧结金属构成。 性能良好的管芯应具有： 足够大的毛细抽吸压头 较小的液体流动阻力，即有较高的渗透率 良好的传热特性，即有较小的径向热阻
受摩擦阻力支配，由动量引起的压差可以忽略，且受重力的影响 （当管不水平放臵时）；
无吸液芯的热管即靠重力回流。
c. 压力分布
整个热管工作过程类似自 然循环系统；通过正确选择热 管材料、工质和几何参数，以 使所产生的毛细压差满足循环 的要求，并完全超过重力作用
使热管的安放和使用不受重力
场方向和大小的影响。
cos e cos c Pe Pc 2 r r c e
热管两端毛细头压差ΔPcap：
Pcap
其中，冷凝段， rc=∞，液汽相间无压差；蒸发段， r 最小处，循环驱动力 最大－－最大毛细压差，
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3）工作液 对工作液的要求： 要有较高的汽化潜热、导热系数，合适的饱和压力及沸点，较低的粘度及良好的 稳定性 应有较大的表面张力和润湿毛细结构的能力，使毛细结构能对工作液作用并产生 必须的毛细力 不能对毛细结构和管壁产生溶解作用，否则被溶解的物质将积累在蒸发段破坏毛 细结构 工作液的选用 热管内的工作液体随热管内部的工作温度而定 低温（﹤100℃）：乙醇、丙酮、氟利昂、液氨、液氢等，在常温条件下的工作液体 一般为水 中温（100～500℃）：热管内部工作温度高于280℃时，由于水的饱和蒸汽压力较高， 故应考虑具有低饱和蒸汽压的工作液体如联苯、萘、汞等 高温（﹥500℃）：当管内工作温度超过600℃以上时，可选用钾、钠或钾钠合金等液 态金属作为工作液体 工作液在外壳封闭前装入热管，其数量应使毛细结构足够饱和并稍有过量，若液 体不足则有可能成为热管破坏的原因之一（如蒸发段干涸）
5) 携带极限 当热管中的蒸汽速度足够高时，液汽交界面存在的剪切力可能将吸液
芯表面液体撕裂将其带入蒸汽流。这种现象减少了冷凝回流液，限制了传热能力； 6) 毛细极限 热管中工作介质的循环靠毛细吸液芯结构与工作液体产生的毛细压头 维持，由于毛细结构为循环提供的毛细头是有限的，这将使热管的最大传热量受到 限制，这种限制通常称作毛细极限或流体动力极限； 7) 冷凝极限 热管最大传热能力可能受到冷凝段冷却能力的限制，不凝性气体的存 在将降低冷凝段的冷却效率； 8) 沸腾极限 如果径向热流或管壁温度变得非常高，吸液芯中工质的沸腾可能阻碍 工作液体的循环而导致沸腾极限。
（1）工质循环流动的推动力
蒸发段内，液体在液汽分界面上的逐渐蒸发使得分界面缩回到吸液芯里 （如图），产生弯月形气液分界面（弯月面）；
冷凝段内，蒸汽在液汽分界面上的逐渐冷凝使得分界面高于吸液芯，
且分界面基本上呈平面形状，曲率半径为无限大； 蒸发和冷凝段的曲率半径之差－－工质（液体和蒸汽）循环流动的毛 细驱动力（循环动力）。
蒸发段
冷凝段
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吸液芯内的凹形液汽界面的形成属于毛细现象，根据力学
平衡原理，此时，蒸汽压力大于液体压力，液汽界面两侧存在 着压差Δp－－毛细头； 对应于毛细孔曲率半径为r的任何弯月面的相间静压差为： Δp=pg-pl=2σcosθ/r
a. 蒸汽流动
蒸发段：蒸汽通过蒸汽腔向冷凝段移动，与多孔壁注入或吸出
的管内流动相似，层流或紊流；蒸发段沿蒸汽流向不断有蒸汽补充
加入，是一个加速过程，压力能部分转化为动能；
冷凝段：相反，即蒸汽的减速过程，使部分动能回收，使气流 整个蒸汽流动过程，动量变化所引起的压力变化是相抵的，则
方向上压力有所回升。
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3.5.4 热管的工作极限
热管的传热量会受到一定的限制。这种限制完全受流动过程的控制，达到这一极 限值时传热量无法再增加，称为“极限”。某些极限达到后，蒸汽的流速不再增加， 除非改变工作温度。而对于另一些极限，当其达到后工作流体的循环中断，热管蒸发 段局部烧干并出现过热。图2.8所示为热管的传热极限曲线。 1) 连续流动极限 对小热管，如微型热管，以及工作温度很低的热管，热管管内的蒸 汽流动可能处于自由分子状态或稀薄、真空状态。在这种情况下，由于不能获得连续 的蒸汽流，传热能力将受到限制； 2) 冷冻启动极限 在从冷冻状态启动过程中，蒸发端来的蒸汽可能在绝热段或冷凝段 再次冷冻，这将耗尽蒸发端来的工作介质，导致蒸发段干涸，热管无法正常启动工作 3）粘性极限 当蒸汽的压力由于粘性力的作用在热管冷凝段的末端降为零，如液态金