重力热管的工质选择
同心套管结构内热式重力热管的传热性能试验
同心套管结构内热式重力热管的传热性能试验刘小平;张素军;李菊香【摘要】搭建了同心套管结构内热式重力热管的试验装置.测试了自然冷却条件下同心套管结构内热式重力热管的启动性能和传热性能,研究了热管蒸发段的管内蒸发传热系数和冷凝段的管内冷凝传热系数随传热量的变化规律.结果表明,在热管外管保温条件下,热管具有较好的启动性能;在热管外管未保温条件下,热管具有较好的整体均温性;在相同的蒸发段加热热流密度时,外管未保温条件下的管内蒸发换热系数要比外管保温条件下的大;外管保温条件下的管内冷凝换热系数要比外管未保温条件下的大.【期刊名称】《南京工业大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2015(037)001【总页数】6页(P117-122)【关键词】同心套管结构;重力热管;内热式;传热性能;试验研究【作者】刘小平;张素军;李菊香【作者单位】南京工业大学产业处,江苏南京211800;南京工业大学能源学院,江苏南京211800;南京工业大学能源学院,江苏南京211800【正文语种】中文【中图分类】TK124Gaugler[1]率先于1943年提出热管原理。
1964年,Grover等[2]独立发明了类似于Gaugler提出的热管元件,并将其正式命名为热管,建议可用于宇宙飞船。
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[3],从此吸引了大量的科研人员从事热管的研究开发。
重力热管结构简单、传热性能稳定,在工业领域得到广泛的应用[4]。
对于套管结构的热管,目前应用较多的为水平放置的径向热管[5-8]。
本文提出一种垂直放置的同心套管式重力热管,可作为石油开采过程采油井的油管,利用井底热稠油的热量加热由于地层散热流至井口的冷稠油,以改善采油井中稠油的流动性。
李菊香等[9]于1995年首次提出用重力热管解决稠油开采中稠油黏度大的难题,最初的理念是将采油井筒中心的抽油杆以热管替代,随后又有文献[10-16]对此进行报道。
新型重力热管换热器传热性能的实验研究
新型重力热管换热器传热性能的实验研究曹小林;曹双俊;曾伟;王芳芳;李江;池东【摘要】基于常规重力热管换热器难以安装翅片结构以强化管外换热,提出一种新型结构形式的重力热管换热器,该热管由一些并排的矩形通道而不是通常的圆管组成.并建立实验测试平台,进行一系列对比实验,重点分析加热功率、工质充液率、倾角及冷凝段风速对其运行热阻的影响.研究结果表明:加热功率对热管的运行性能有重要影响;当工质充液率约为20％时,热管换热器具有最小运行热阻;在最佳充液率为20％和加热功率为360 W时,运行热阻随倾角的增加有减小趋势,但当加热功率较大时,倾角对热管换热器的运行热阻影响不大；随着冷凝端风速的增加,热管换热器的运行热阻不断减小.%Based on the fact that normal gravity-assisted heat pipes are difficult to be enhanced with fins, an innovative gravity-assisted heat pipe was developed, which is made of several rectangular channels in parallel instead of normal round channels. A test apparatus was set up, with which the influences of heating input power, filling ratio, inclination angle and air velocity at condenser section on the heat transfer performance were investigated by contrast tests. The results show that heating input power has an important effect on heat transfer characteristics. The minimum heat transfer resistance is gotten at the filling ratio of about 20%. When filling ratio is 20%, the thermal resistance decreases slightly with the increase of the inclination angle when the input power is 360 W, but the inclination angle has little effect on thermal resistance for higher heat input power. The thermal resistance decreases gradually as the air velocity with the increase of condenser section.【期刊名称】《中南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(043)006【总页数】5页(P2419-2423)【关键词】传热;换热器;热管;热阻【作者】曹小林;曹双俊;曾伟;王芳芳;李江;池东【作者单位】中南大学能源科学与工程学院,流程工业节能湖南省重点实验室,湖南长沙,410083;中南大学能源科学与工程学院,流程工业节能湖南省重点实验室,湖南长沙,410083;中南大学能源科学与工程学院,流程工业节能湖南省重点实验室,湖南长沙,410083;中南大学能源科学与工程学院,流程工业节能湖南省重点实验室,湖南长沙,410083;中南大学能源科学与工程学院,流程工业节能湖南省重点实验室,湖南长沙,410083;中南大学能源科学与工程学院,流程工业节能湖南省重点实验室,湖南长沙,410083【正文语种】中文【中图分类】TK172与普通热管相比，重力热管不仅结构简单、制造方便、成本低廉，而且传热性能优良、工作可靠。
太阳能重力热管工质灌充量重要的是以实验与实践来确定
太阳能重力热管工质注液量应以实验和实践来确定与典型热管的区别是，真空管内的太阳能重力热管除冷凝段外，受太阳辐射的部分均为蒸发段，而不存在明显的中间绝热段。
在蒸发段，热管均匀地吸收太阳辐射能，可以视为热管的瞬时径向等热通量传热过程；液态工质在重力作用下克服与管壁和蒸汽流的摩擦阻力，从蒸发段顶部流向底部，沿程接受径向传热而不断相变形成蒸汽，体积急剧膨胀；在冷凝段，蒸汽释放所携带的相变潜热又成为液态，体积急剧收缩；因工质体积变化产生的压差成为蒸汽克服重力向上流动的动力。
在稳定工况下，太阳能重力热管处于传热平衡以及传质平衡状态，此时热管内工质的整体温度和压力也处在动平衡状态，不发生明显变化。
但由于太阳辐照度、环境温度等气象条件都是随时间而发生变化的，因此太阳能重力热管的传热传质过程，也必然随着上述参数变化而变化。
当热管内工质的温度小于干涸温度时：工质处于饱和蒸汽、饱和水两相状态；其状态可由所对应状态下的饱和温度、饱和压力来描述。
随着加热量的增加，工质的饱和温度及饱和压力随之增高，工质的汽相成分随之增加，而液相成分则随之减少（即液位下降）。
随着加热量的增加，当热管内工质的温度被加热到干涸温度时：工质完全处于饱和蒸汽单相状态，而液相成分随之减少到０（即液位下降至０），压力为干涸温度所对应的饱和压力。
此时热管利用工质的蒸发、冷凝来进行传热的作用已完全消失，即进入所谓“干涸”状态。
随着加热量的继续增加，当热管内工质的温度被加热到大于干涸温度时：工质完全处于过热蒸汽单相状态无液相成分，性质更加接近理想气体，压力也随温度的增高而增加——可以近似地认为压力正变于过热蒸汽的绝对温度。
此时“干涸”现象更为明显，热管的工作条件更为恶劣。
热管的工作温度范围随着工质灌充量的增加而增大，是否工质灌充量越多越好呢﹖显然这是不正确的，如当工质达到临界状态后（水的临界温度为３７４．１５℃，临界压力为２２．１ＭＰａ；），工质整体直接由液态转变为气态，不再有汽、液共存的现象，从而热管无法正常工作。
两种不同结构的回路型重力热管性能比较
两种不同结构的回路型重力热管性能比较陈绍杰;杨峻【摘要】Having advantages of the loop thermosyphon and those of gravity heat pipe combined to design a loop thermsyphone was implemented.Basing on the experiments,the heat transfer performance of loop thermo syphons with different structures was analyzed to show that,the heat transfer performance of type A loop thermosyphon outperforms that of the type B;and different tilt directions have little effect on the two loop thermosyphons.Simulating tooth-shaped fin's influence on the loop thermosyphon shows that,the tooth-shaped fin can effectively enhance the natural convection heat transfer and increase the heat transfer power of the loop thermosyphon.%将回路型热管和重力热管的优点相结合,设计了回路型重力热管.通过试验的方法分析两种不同结构的回路型重力热管的传热性能,结果表明:A型回路型重力热管的传热性能优于B型,不同的倾斜方向对两种回路型重力热管几乎没有影响.通过数值模拟的方法研究了齿形翅片对回路型重力热管的影响,结果表明:齿形翅片可以有效强化自然对流传热,增加回路型重力热管的传热功率.【期刊名称】《化工机械》【年(卷),期】2017(044)002【总页数】5页(P131-134,144)【关键词】回路型重力热管;齿形翅片;传热性能;倾斜方向【作者】陈绍杰;杨峻【作者单位】南京工业大学机械与动力工程学院;南京工业大学机械与动力工程学院【正文语种】中文【中图分类】TQ051.21热管是一种依靠工质的相变来传递热量的高效传热元件。
热管换热器的设计计算
外部换热特点 气体在翅片管外对流 水在管外对流 有机流体在管外对流
从管外到管内的传热系数 K1 ( K2) β 40 ×
2000～3000 500～1000 W/ m2・ K W/ m2・ K W/ m2・ K
注 :β为翅化比 ,见 1. 5 中定义 。
1. 2. 2 安全长度比
每根热管都有其可承受的管内最高工作压力 Pv 以及相应的最高工作温度 [ TV ] ,管内工作温度超 过这一温度则不安全 , 即易出现 “暴管” 。热端过长 时 ,易出现工作温度 TV 升高而超过安全温度 , 因此 热端与冷端的长度比必须小于安全长度比 。安全长 度比按下式计算 K2 [ TV ] - T2 ( 6) [L ] = ・ K1 T1 - [ TV ] 式中 : [ L ] — — — 安全长度比 ; K1 、 K2 — — — 分别为 热 端 和 冷 端 的 传 热 系 数 ,
σ(ρ ・ [ g・ L - ρ V) ] 4
( 2)
1
在热管的加热段如果增加输入的热量超过一定 值时 ,工质蒸汽流在加热段的出口处达到音速 ,便出 现蒸汽流量的阻塞现象 。由此现象产生的传热量的 界限称为音速极限 ( 声速限) 。 对以水为工质的热管 , 根据声速限计算热管管 径可用下式 :
式中 : dc — — — 蒸汽通道截面直径 ,m ;
2001 年第 3 期 王 磊 : 热管换热器的设计计算
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热管换热器的设计计算
王 磊
( 淮南工业学院职业技术学院 化工系 ,安徽 淮南 232007)
摘要 : 简要介绍由冷热流体换热的工艺参数确定热管换热器结构参数的具体方法 ,从而设计出结构 合理的热管换热器 。 关键词 : 热管换热器 ; 结构参数 ; 设计计算
热管的特性,结构与工作原理
热管的特性，结构与工作原理/heatpipe04/02/2007-2-27/72277735314.htm晨怡热管从热力学的角度来看，物体的吸热、放热是相对的，凡是有温差存在时，就必然发生热从高温处传递到低温处，这是自然界和工程技术领域中极普遍的一种现象，而热传递的方式有三种：辐射、对流、传导，其中以热传导为最快。
1963年美国Los Alamos 国家实验室的G.M.Grover 发明了一种称作为『热管』的传热组件，它充分利用热传导原理与致冷介质快速热传递性质，透过热管将发热物体的热量迅速传递到体外，导热能力超过了任何已知金属的导热能力。
热管的特性：1.热管传热能力高因为热管的传热主要靠工质相变过程中吸收．释放气化潜热和蒸汽流的传热，所以它的传热能力较其他导热材料高几十倍。
2.热管的均温特性好热管工作时，管内蒸汽处于饱和状态，蒸汽流动和相变时的温差小，所以沿热管蒸发端表面的温度梯度很小，可自动地形成均匀的热流温度。
3.具有可变热流密度的能力由于热管中的蒸发和冷凝空间是分开的，若在蒸发端输入高热流密度，则在冷凝端可得到低的输出热流密度，实现“热变压器”的作用。
4.具有良好的恒温特性采用一种充有惰性气体的可控热管，当输入端的热量变化时，因蒸汽压力的变化使冷凝端的冷凝面积改变，以维持热源温度的恒定。
热管典型结构以及工作原理：热管由管壳﹑吸液芯和工质组成，热管的工作段可分为蒸发段，绝热段和冷凝段三部分。
当蒸发端收热时，通过管壁使浸透于细液芯中的工质蒸发，蒸汽在蒸发和冷凝端之间所形成的压差作用下流向冷凝端，由于冷凝端受到冷却作用，蒸汽凝结为液体，释放汽化潜能。
冷凝后的气体，靠吸液芯与液体相结合所产生的毛细力作用，将冷凝液输送回蒸发段，以形成工作循环。
热管规格如下：直径mm 长度mm 备注3 0-280 圆热管烧结/ 铜网4 0-280 圆热管烧结/ 铜网5 0-280 圆热管烧结/ 铜网热管工质特性如下表：液芯类型：单层.多层丝网格吸液芯，烧结粉末吸液芯，轴向槽道吸液芯，组合型吸液芯。
重力热管原理图
<2>观测T’1进水温度，T’2出水温度，当其基本稳定 后，记录下T’1 ， T’2。
<3>记录进水杯原水量m1，(可推算出原质量)，同时 计时，经Δt后，记录进水杯现水量m2。
<4>填写表2，由
p
(m1
m2
)
C
(T2 T1 ) t
计算出其传热
功率。
测量量 测量对象
金属管
热管
表2
T’1 T’2
九、感谢：
本实验原始数据及部分资料由能源动力系统及自动 化专业2005年学生张良波、杨洋提供。
h端盖重力热管原理图热管金属管tttt2tt1t设测量量测量对象热管金属管pwm2tm1t2t1测量量测量对象16032042s360900热管082164min208900金属管tttt2tt1t设测量量测量对象951750g1000g3813min218热管35750g1000g19835min191金属管pwm2m1t2tt1测量量测量对象0560420250真空表读数356430542680冷凝端温度
由于重力热管没有吸液芯，所以不仅结构简单、 成本低廉，而且传热性能优良，工作可靠。
四、实验仪器
本实验仪器包括两部分： RG-1热管原理实验仪，热管原理实验装置。 1、RG-1热管原理实验仪 前端有三个温度显示电表，分别用来显示进水温度、 出水温度、冷凝端或蒸发端温度。 另有一蒸发端温度设置调节旋扭。
2、T’2＜57℃，否则管内会形成正压。 3、管中水流不宜过小，否则T’2可能超过57℃， 但也不宜过大，否则会造成T’1 ， T’2之差太小，影 响测量。 4、由于整个装置不可能完全绝热，故实际传热功 率大于测量值。 5、管中负压不能太小，可通过增加酒精加以调控。
三相工质重力热管强化传热试验研究
行了有限元分析, 得到卡瓦的初次断裂、二次断裂 及三次断裂临界点。 ( 2) 根据有限元分析结果 , 绘制出外载荷-轴 向位移关系曲线图 , 通过该曲线图剖析了整体式卡 瓦的断裂过程。 ( 3) 有限元分析结果为以后 根据封隔器实际 工作情况设定合理的坐封载荷及对整体式卡瓦的结 构尺寸进行优化设计提供了参考依据, 可有效防止 永久型封隔器因整体式卡瓦的中途断裂而导致的提 前坐封, 从而提高管柱的施工成功率。
热段采用电阻丝缠绕加热造成的加热不均引起的。 图中不同输入热流量下的管壁温度相差不大 , 说明 重力热管在充液率为 55 % 时能正常运行。加入固 体颗粒后的重力热管比普通重力热管的温度低 2 ~
2010 年
第 38 卷
第 5期
方书起等 : 三相工质重力热管强化传热试验研究
7
3
。加热段与冷凝段的温差比普通重力热管的温
蒸发段 内的 液体 多, 从 而制 约了热 传递 效率
。
如果工质量过多, 在持续的热通量下, 将有大量的 液体转换为蒸汽, 使蒸发段出口处温升加快 , 随之 而来的是蒸汽密度的增加 , 使热管内的压力增加, 这样就不可避免地阻碍了由凝结段回流液体的回流 速度 , 从而造成热管内压力的增加, 影响工质的连 [ 7] 续循环速率, 因此也就制约了热传递效率 。 图 3 为不同固体颗粒质量分数 w 时的等效对 流换热系数曲线。从图 3 可以看出 , 强化传热效果 最好的是固体颗粒质量分数为 5 % 。原因是刚开始 加入的固体颗粒越多, 重力热管换热性能越好, 但 是超过一定量后, 会使热管换热性能变差。因为固 体颗粒加入量过多就会对流体的流动产生过大的阻 力, 也就是说抑制了流体的流动 , 这样当然就抑制 了换热的效果。另外, 加入的固体颗粒量过多会形 成团聚, 得不到稳定的悬浮液。
重力热管中传热与流动数值模拟分析及案例比较
重力热管中传热与流动数值模拟分析及案例比较摘要：针对FLUENT模拟中有三种模型这个事实，本文通过对国内外的热管数值模拟实例的分析比较，总结出FLUENT中使用的三种模型的差异和适用性，证明了数学模型及求解过程的正确性，为优化重力热管设计参数和提高重力热管的换热性能提供了理论依据。
关键词:重力热管，FLUENT，数学模型Abstract: aiming at the FLUENT simulation of the fact that there are three kinds of model, in this paper numerical simulation of heat pipe at home and abroad of example analysis and comparison, sums up the use of three kinds of FLUENT model, and the difference of the applicability, and prove the mathematical model and the correctness of the solving process, to optimize the gravity heat pipe design parameters and improve the gravity of the heat pipe heat exchange performance provides theory basis.Keywords: gravity heat pipe, FLUENT, the mathematical model中图分类号：TE08文献标识码：A 文章编号：1．引言随着社会的发展，能源问题己经日趋严重，节能的呼声也日益高涨。
热管作为一种高效传热元件己经在各种热能综合利用场合得到了应用，并体现了巨大的优越性。
热管换热系统的设计方案
热管换热系统的设计⽅案热管散热器设计⽅案热管散热器⼯作原理热管技术的原理和普通的散热器不同，热管主要是利⽤⼯质的蒸发与冷凝来传递热量。
热管⼀般是由管壳、吸液芯和⼯质三个部分组成。
将管内抽⾄较⾼的真空度后充以适量的⼯质，使得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。
热管有两端，分别为蒸发端（加热端）和冷凝端（散热端），两端之间需要采取绝热措施。
当热管的⼀端受热时（即两端出现温差时），⽑细芯中的液体蒸发汽化，蒸汽在压差之下流向另⼀端放出热量并凝结成液体，液体再沿多孔材料依靠⽑细作⽤流回蒸发端。
热管散热器的分类和特点按照⼯作温度，热管可以分为：（1）深冷热管：⼯作温度范围为(100～200)K，⼯质可选⽤氦、氩、氮、氧等。
（2）低温热管：⼯作温度范围为(200～250)K，⼯质可选⽤⽔、氟利昂、氨、酒精、丙酮等有机物质。
（3）中温热管：⼯作温度范围为(550～750)K，⼯质可选⽤导热姆A、⽔银、硫、铯等物质。
（4）⾼温热管：⼯作温度范围⼤于750K，⼯质可选⽤钾、锂、铝、银等⾼熔点液态⾦属。
热管散热器的特点：（1）利⽤⼯质的相变传热，传热能⼒⾼。
（2）热管内蒸汽处于饱和状态，均温特性好。
（3）具有可变换热流密度特性。
（4）具有良好的恒温特性。
电⼦设备热管散热器的设计1.热管的设计要求（1）⼯作温度:根据电⼦设备、电⼦器件及整机的温度控制要求，热管的⼯作温度⼀般为-50℃～200℃。
（2）发热量：根据器件的发热功率和⼯作环境条件确定热管所需传递的功率。
（3）热特性:按照电⼦器件发热功率的⼤⼩和温度控制的要求（均温、恒温或控温）来设计蒸发端、冷凝端、吸液芯和管壳的⼏何形状、尺⼨。
（4）⼯作环境:根据电⼦设备的⼯作环境条件（如陆地、海⾯或⾼空等）来估计重⼒场对热管⼯作的影响，同时确定冷凝端与冷却介质的连接⽅式。
（5）结构尺⼨：根据⽤户提供的热管外形尺⼨、重量等要求进⾏结构设计。
2.⼯质选择（1）选择要求⼯质的⼯作温度范围在⼯质的凝固点与临界温度之间，以接近⼯质的沸点为宜；选⽤的⼯质⽆毒、不易爆、使⽤安全；⼯质与管壳材料及吸液芯应相容，对热管的安全⼯作和可靠性不产⽣有害的影响；⼯质的品质因素⾼；重⼒场条件下的热管，⼯质的选⽤应考虑⽑细⼒的提升⾼度。
工质的选择
工质和管壳材料的选择设计工质的选择良好的工质应具有如下的性质①传热能力高；②在工作时有适中的饱和蒸汽压；③与管芯、管壳材料能长期相容，本身化学组成稳定，不发生分解；④导热系数高，⑤润湿性能好。
工质的选择取决于使用要求。
采用不同的工质，热管可以在极其广泛的温度范围内工作。
根据温度范围可将热管分为低温、中温和高温热管。
低温热管是指工作温度在4～200K范围内的热管。
用氦做工质，可以在4K下工作。
氢和氖可以在20～30K范围内使用。
温度再高一些，则可用的工质有氮和氧。
在100～200K范围内常用的工质有甲烷、乙烷、F—13等。
低温工质的特点是传输系数均很小，毛细升高系数也很小。
它们与一般的工程材料均能相容，但用氢作工质时需注意材料的氢脆(腐蚀)问题。
很多低温工质是易燃易爆的，而且这些工质在常温下贮存时均为超临界状态，压力很高，因此需注意使用的安全性。
中温热管是指工作在200～700K范围内的热管。
这是迄今使用最为广泛的一类热管。
在此温度范围内，水的热性能最好，能在350～500K温度下使用，缺点是与铝，钢等常用工程材料不相容，只能与铜长期相容．而且其凝固点高，因此限制了它的使用。
但近年来通过大量的研究，在钢-水相容性方面取得了进展；钢/水热管已在余热回收方面广泛应用。
在航天器温度控制和空调系统所要求助200～350K范围内，最佳的工质是氨气，其热性能仅次于水。
而且能与铝、钢等工程材料长期相容，凝固点也低，因此在卫星、飞船上得到了广泛的使用。
丙酮和甲醇可以在300～400K范围内使用，其蒸汽压比氨低，与氨相比，可在较高温度时使用。
特别是甲醇，其热性能仅次于氨，有良好的控制灵敏度，因而在气体控制热管中很有用。
此外F—11、F—21、F—113等氟利昂也可在这一温区内使用。
在中温区的高温端，即500K～700K范围内，合适的工质较少。
已经进行研究的工质有汞和一些有机物，如导热姆、联苯等。
但这些有机物的共同特点是蒸发潜热及表面张力较小，高于一定温度可能发生分解。
用于电加热的重力热管
该项 技 术 的原 理 和 工作 流 程 是 ： 热传 递过 程 在
发 挥 了 出来 ， 因分 子 排 列 整 齐 几 乎 无 衍 射 现 象 ，
因 而无 光 损 失 （ 部 分 损 失 会 占去 电能 的 ２ ％ ） 该 ０ ， 加 上 膜 本 身 就 具 有 节 电 的 特 点 ，故 整 体 能 节 电
维普资讯
２１ － ／ｔ （ ２ ０） ｑ ｉ ｔ ６ ： Ｕ ２卷 ９ ４蚓 ）
此 项 技术 属 于 重力 热 管 ， 用 于 电加 热 的 重力 是
国外 还仍无 此 技术方 面 的报道 ） 。 该 技 术 加 热 是 采 用 当前 顶 尖 的 加 热 材 料 及 最 新 的 成 膜 技 术 将 电 热 材 料 离 子 化 后 ，在 隔离 空 气 的氛 围 下 过 渡 到 指 定 区 域 ，达 到 额 定 功 率 后 再 经 过 高 温 梳 整— — 使 分 子 有 序排 列 ，从 而 使 分 子 的
替 换燃 煤 、 燃油 、 燃气 锅炉 以及 高 能耗 、 污染 大 、 率 效 低 的普 通 电阻丝 的加 热设 备 ，都能 得 到技术 上 的保 障和成 本 上 的降低 ， 同时增 强 市场 的竞 争力 。
适用范围：
度 内实现 最 高效 率 的核 泡 沸 腾 ， 其导 热 速 度 是热 且 良导 体 （ 铜 、 ） 如 铝 导热 速 度 的 １３ １４倍 。 以往 的 ０ ～０
１ 工 业 ： 用 于在 １０ｏ 以下 ， ， 凡 ５ Ｃ 烘干 、 加热 （ 电镀
行业 、 酸碱 化 工合 成 、 化 、 热 油 的加 热 、 干 房 、 催 导 烘 气体 加热 、 锅炉 、 具加 热 、 温氛 围特种 环境 ） 多 模 恒 等
重力热管传热工质常温定量灌装设计
期引言目前太阳能企业在进行重力热管传热工质灌装时，通常采用加热排真空的方法，具体说就是预先将工作介质灌注进一端开口的金属管内，然后将金属管竖直放在加热台上，加热至工作介质汽化沸腾，工质蒸汽由金属管口排出，在排出部分工质蒸汽后，将金属管的管口端封闭，金属管内工质蒸汽冷却后，管内形成具有一定真空环境的重力热管。
除上述加工方法外，有的企业在太阳能重力热管加工时采用真空泵先对一端封闭的金属管抽真空，然后在真空状态下对金属管进行工质灌装，然后将开口端封闭，以保证灌装后工质处于真空状态[1]。
由于灌装管路会有内残余液体的存在，第二次灌装时抽真空的难度增加，抽真空的时间变长，为此一般要增加加热烘烤的工艺，加速抽真空。
1重力热管工质常温定量灌装系统的结构设计1.1现有灌装系统存在问题上述重力热管排真空灌装方法存在的问题：（1）加热蒸发法依靠观察蒸发排出蒸汽量来确定金属管内的剩余工作介质量，很难精确控制热管内介质的充液比，同批次产品内介质存有量存在不均问题；（2）真空泵抽真空法抽真空的时间较长，灌注管道内残余工质的存在影响抽真空效果[2]，采用加热烘烤工艺会增加耗能、影响灌装生产效率。
1.2灌装系统的结构设计方案为了解决在常温下进行重力热管传热工质灌装，控制工质灌装量，解决充装传热工质的充液比问题和灌装生产效率问题，采取的技术方案如图1所示，工质常温定量灌装设备包括高压气体吹洗系统、工质灌装系统、抽气管道和真空泵抽气系统等部分构成。
其中高压气体吹洗系统、工质灌装系统和真空泵抽气系统均与抽气管道相连接，通过相应截止阀打开或关闭系统。
热管通过气囊密封结构连接到抽气管道上，真空泵抽气系统由预抽泵、前级泵、分子泵、截止阀、髙阀、电离规、电阻规等组成，通过预抽泵、前级泵、分子泵的依次开启，实现抽气管道及热管内部抽真空。
热管传热工质的灌装系统设有工质罐、计量罐、计量罐上截止阀、计量罐下截止阀、热管上截止阀、气囊密封结构等结构，计量罐用于工质灌装量的计量，气囊密封结构用于热管与工质灌装系统的实现快速连接[3]。
一种超长重力热管系统[实用新型专利]
![一种超长重力热管系统[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/cf394de227fff705cc1755270722192e4536581f.png)
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)实用新型专利(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 202021630319.X(22)申请日 2020.08.07(73)专利权人 中国科学院广州能源研究所地址 510640 广东省广州市天河区五山能源路2号(72)发明人 岑继文 蒋方明 黄文博 陈娟雯 (74)专利代理机构 广州科粤专利商标代理有限公司 44001代理人 周友元 莫瑶江(51)Int.Cl.F28D 15/02(2006.01)F24T 10/13(2018.01)(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利(54)实用新型名称一种超长重力热管系统(57)摘要本实用新型公开了一种超长重力热管系统，包括插入地下的超长热管管体与冷凝器，超长热管管体内部由下至上包括蒸发段、绝热段以及冷凝段，且内部装有换热工质，冷凝器设置在超长热管管体的冷凝段的端部上，超长热管管体形状结构为直筒或弯曲或多分支状，超长热管管体竖直或倾斜插入地下，超长热管管体内设有固体填充物和套环。
超长重力热管长度可长达数千米，通过热管自身倾斜或弯曲或多分支结构，提高管内蒸汽流动性，减小蒸汽流动阻力，利用固体填充物减少工质充注量，提高汽液混合物含汽率，降低汽液混合物密度，使底部液体受到的静压减小，更容易沸腾，提高蒸发换热效率，套环增加热管内液态换热工质与热管内壁的接触面积，提高蒸发换热效率。
权利要求书1页 说明书5页 附图10页CN 212340029 U 2021.01.12C N 212340029U1.一种超长重力热管系统，其特征在于：包括插入地下的超长热管管体(1)与冷凝器(2)，所述超长热管管体(1)内部由下至上包括蒸发段、绝热段以及冷凝段，且内部装有换热工质，所述冷凝器(2)设置在超长热管管体(1)的冷凝段的端部上，所述超长热管管体(1)形状结构为直筒或弯曲或多分支状，所述超长热管管体(1)竖直或倾斜插入地下，所述超长热管管体(1)内蒸发段处设有用于提高液态换热工质与超长热管管体(1)内壁接触面积的增触组件。