特种热管及传热介质
热管的结构原理及应用实例
热管的结构原理及应用实例1. 热管的结构原理热管是一种高效的热传导设备。
它由管壳、薄壁管和工作介质组成。
薄壁管内充满了工作介质，通常是液体。
热管的结构原理基于两种热传导：液体的对流传热和汽化再凝结传热。
下面是热管的结构原理的详细说明：•管壳：热管的外壳，通常由金属材料制成。
它用于保护热管的内部结构，并提供机械支撑。
•薄壁管：薄壁管是热管的核心组件。
它通常由高导热金属材料制成，如铜或铝。
薄壁管内部充满了工作介质。
•工作介质：工作介质是热传导的介质，通常是液体。
热管内部的工作介质根据工作温度范围的不同可以选择不同种类的液体，如水、乙醇或铵盐。
工作介质在热管内部发生汽化和凝结的过程，从而实现热能的传递。
•液体对流传热：当热源加热薄壁管的某一部分时，工作介质在该部分蒸发，蒸汽向更冷的部分运动。
蒸汽在较冷的区域发生冷凝，释放出热量。
这种液体对流传热的循环过程实现了热能的传递。
•汽化再凝结传热：在热管的工作过程中，工作介质在薄壁管内交替发生汽化和凝结过程。
薄壁管的内壁具有很好的热传导性能，从而使得工作介质的汽化和凝结过程更加高效。
2. 热管的应用实例热管作为一种高效的热传导设备，在各个领域得到了广泛的应用。
以下是一些常见的热管应用实例：•电子散热：热管可以应用于电子设备的散热。
在电子设备中，高功率元件会产生大量的热量。
通过将热管与散热器结合使用，可以有效地将热量从元件传递到散热器，并通过散热器的散热表面将热量散发出去，从而实现电子设备的散热。
•空调系统：热管也可以应用于空调系统中的热能传递。
通过将热管放置在蒸发器和冷凝器之间，可以实现制冷剂的传递和热能的传导，从而提高空调系统的效率。
•光电设备：热管可以应用于光电设备的冷却。
在高功率光电设备中，发热是一个常见的问题。
通过将热管与光电设备连接，可以及时地将发热部件的热量传递到冷却系统，从而保证设备的稳定运行。
•太阳能应用：热管可以应用于太阳能集热器中。
在太阳能集热器中，热管将太阳能转化为热能，并通过传导将热能传递到储热系统或热水器中，实现太阳能的利用。
热管导热原理
热管导热原理
热管是一种利用液体在内部循环传热的高效热传递装置，其导热原理是基于液体的相变和对流传热机制。
热管由内胆、壁面和工作介质组成，内胆内充满一定量的工作介质，通常为低沸点的液态介质。
当热管一端受热时，工作介质在受热端蒸发成为高温高压蒸汽，蒸汽在热管内产生压力，压力差驱动蒸汽向冷却端移动。
在冷却端，蒸汽失去热量凝结成为液态，液态工作介质通过毛细作用返回至受热端，完成热量传递循环。
热管的导热原理可以分为三个阶段，蒸发传热、对流传热和凝结传热。
首先是蒸发传热阶段，当热管一端受热时，工作介质吸收热量并发生相变，从液态转变为蒸汽。
这个过程需要消耗大量热量，从而起到降低受热端温度的作用。
接着是对流传热阶段，蒸汽在热管内产生压力差，驱动蒸汽向冷却端移动。
在这个过程中，蒸汽带走了大量的热量，使得热量得以快速传递。
最后是凝结传热阶段，蒸汽失去热量后在冷却端凝结成为液态工作介质。
这个过程释放出大量潜热，使得冷却端温度升高。
热管导热原理的优点在于高效、快速、无需外部能源驱动。
相比于传统的金属导热方式，热管具有传热效率高、温度均匀、结构简单、可靠性高等优势。
因此，在许多领域得到了广泛的应用，如航空航天、军事装备、电子器件、工业制冷等。
总的来说，热管作为一种高效的热传递装置，其导热原理基于液体的相变和对流传热机制。
通过蒸发、对流和凝结三个阶段的循环传热，实现了高效、快速、无需外部能源驱动的热量传递。
在实际应用中，热管具有传热效率高、温度均匀、结构简单、可靠性高等优势，因此在众多领域得到了广泛的应用。
热管HeatPipe课件
热管的分类
根据工作介质、形状和工 作温度等方面，热管可以 分为多种类型，适应不同 的应用需求。
ห้องสมุดไป่ตู้
热管的工作原理
热管的基本原理
热管通过蒸发和冷凝过程中的 相变传热来实现热量的高效传 导。
热管的传热机理
热管的传热机制包括蒸发、对 流、传导和冷凝等过程，各个 环节相互作用，实现热能的传 递。
热管的性能参数
热管的性能测试方法
热管的质量检测要求
热管的性能测试包括传热测试、 热阻测试和可靠性测试等，用 于评估热管的工作性能。
热管的质量检测要求包括材料 检测、密封性检测和工作性能 检测等，确保热管的质量和可 靠性。
热管的发展与趋势
1
热管的未来发展趋势
2
热管的发展趋势包括尺寸缩小、传热 效率提高、材料性能改进等，以应对
不断增长的热管理需求。
热管的发展历程
热管的发展经历了多个阶段，从早期 的实验研究到如今的广泛应用，不断 推动着热传导技术的进步。
热管的案例分析
热管的应用案例分析
通过具体的案例分析，展示了热管在不同领 域中的应用效果，以及解决方案的创新和优 势。
热管在产品中的案例分析
通过对产品中热管应用的分析，探讨了热管 在提高产品性能和可靠性方面的作用和贡献。
热管的性能参数包括热阻、温 差、热传导能力等，这些参数 决定了热管的传热效率。
热管的应用
热管在电子领域的应用
热管被广泛应用于电子器件的散热，提高了电子产品的性能和可靠性。
热管在航空航天领域的应用
热管在航空航天领域中用于导热管道和温度控制系统等，提供了高效的热管理解决方案。
热管在地球工程领域的应用
热管在地球工程领域中用于地热能利用、热泵系统等方面，促进了能源的高效利用。
热管工作原理
热管工作原理热管是一种利用液体在内部循环传热的热传导器件。
它由密封的金属管壳、工作介质和蒸发器、冷凝器等组成。
热管的工作原理基于液体的汽化和凝结过程，通过液体在内部的循环来传递热量。
热管的工作原理可以分为四个步骤：蒸发、传热、冷凝和回流。
1. 蒸发：在热管的蒸发器部分，工作介质（常用的是液态铵或水）受到外部热源的加热，使其温度升高并逐渐汽化。
当工作介质达到饱和温度时，液体开始蒸发，转变为蒸汽。
2. 传热：蒸汽在热管内部传递热量。
由于蒸汽的低密度，它具有较大的热传导能力，可以有效地将热量从蒸发器传递到冷凝器。
3. 冷凝：蒸汽在冷凝器部分失去热量，温度降低，逐渐凝结成液体。
冷凝过程中释放的热量被传递给冷凝器外部环境。
4. 回流：凝结成液体的工作介质通过毛细力或重力的作用回流到蒸发器，重新开始蒸发传热的循环过程。
热管的工作原理可以通过以下两个关键参数来描述：热阻和热导率。
1. 热阻：热阻是指热量通过热管时所遇到的阻力。
热阻越小，热管的传热效率越高。
热阻的大小受到热管内部结构、工作介质的选择以及外部环境的影响。
2. 热导率：热导率是指热量在热管中的传导速度。
热导率越大，热管的传热效率越高。
热导率主要受到工作介质的热导性能和热管材料的导热性能的影响。
热管具有以下几个优点：1. 高效传热：热管内部的蒸汽传热速度快，热阻小，能够高效地将热量从热源传递到冷凝器。
2. 温度均匀：热管内部的液体和蒸汽循环传热，可以实现温度的均匀分布，避免热点和冷点的产生。
3. 可控性好：通过调节热源的温度和热管的长度、直径等参数，可以实现对热管传热性能的精确控制。
4. 无需外部能源：热管利用工作介质的相变过程传热，无需外部能源，节能环保。
热管广泛应用于各种领域，如电子设备散热、空调制冷、太阳能利用等。
在电子设备散热方面，热管可以将热量快速传递到散热片上，提高散热效率；在空调制冷方面，热管可以将蒸发器中的制冷剂传递到冷凝器中，实现制冷效果；在太阳能利用方面，热管可以将太阳能吸收器中的热量传递到储热装置中，实现热能的储存和利用。
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。
气动热管原理
气动热管原理
气动热管是利用液体和气体在内部循环的热传递原理，用于传递热能，实现热量均衡的一种管道装置。
它的原理是利用传热液体的自然循环
和蒸汽压力平衡原理，将热量从一个地方传到另一个地方，实现热能
的传递。
一、气动热管的基本结构
气动热管主要由一个内部有一定容积的外套管、一个内部密闭的毛细管、一个液体组件和一个气体组件组成。
液体组件里装有传热液体，
在热管包层内循环流动，而气体组件里则装有气体。
二、热管的工作原理
气动热管的原理是通过液体在热管内部的自然循环和蒸汽压力平衡，
实现热量的传递。
当局部区域的温度高于其他区域，就会使该区域内
的液体加热蒸发，从而产生汽流。
而蒸汽则会向着相对低温的区域流动，而当它遇到相对低温的区域时，就会冷凝成液体，此时则会释放
出传热所带走的热量。
热管里包含的液体经过热传导，被加热部分的液体产生气体，从而产
生汽流，汽流带走了液体中的潜热。
气体质量不变，对热管不产生影响，所以可以看作是特殊的传热介质。
这些汽流从被加热的一端向另
一端流动，经过冷凝和液体的重新注入来实现热量的传递。
三、气动热管的应用
气动热管广泛用于电子设备散热、望远镜制冷、高温热源散热、火车
空调、汽车空调等领域。
在现今世界上，更广泛应用于电子电气、军
事、通信等领域中。
同时，随着人们对热一次性要求的提高，气动热管也日益探索更高效的使用方式，来更好地适应不同的环境需求。
总之，气动热管以其独特的热传递原理，成为当前各行业散热、传递温度的主要手段之一，并有着着重的发展和研究。
热管工作原理
热管工作原理热管是一种高效的热传导器件，广泛应用于各个领域，包括电子设备散热、航天器件温控、能源回收等。
它利用液体在低温端蒸发吸热，然后通过管道传导至高温端，再由高温端冷凝释放热量的原理，实现热能的传递。
热管的结构由内外两层金属管组成，内层为蒸发段，外层为冷凝段，两段之间充满一定量的工作介质。
热管的工作介质通常为低沸点的液体，如水、乙醇等。
当热管的低温端受到热源的加热时，工作介质在蒸发段蒸发成气态，吸收大量热量。
气态的工作介质由蒸发段流动至冷凝段，在高温端的冷凝段释放热量，将热量传递给冷却介质。
热管的工作原理可以通过以下几个步骤来解释：1. 蒸发：当热管的低温端受到热源的加热时，工作介质在蒸发段蒸发成气态。
蒸发段内的工作介质吸收热量，温度升高，液体逐渐转化为气体。
2. 导热：气态的工作介质由蒸发段流动至冷凝段。
在热管内部，工作介质通过对流和传导的方式将热量从低温端传递至高温端。
热管的金属壳体具有良好的导热性，能够有效地传导热量。
3. 冷凝：当气态的工作介质流动至高温端的冷凝段时，由于冷凝段的温度较低，工作介质开始冷凝成液体。
冷凝段内的工作介质释放热量，温度下降。
4. 重力回流：在冷凝段，液态的工作介质由于重力的作用，会沿着冷凝段的内壁下流回到蒸发段。
这个过程称为重力回流，它确保了热管能够持续地工作。
通过上述的循环过程，热管能够将热量从低温端传递至高温端，实现热能的传递和分配。
热管的工作原理基于热量的传导和相变，无需外部能源，具有高效、可靠、无噪音等优点。
热管的工作原理可以通过实验和数值模拟进行研究和验证。
实验可以通过测量热管不同位置的温度和压力来分析热管的工作状态和性能。
数值模拟可以基于热传导和流体力学的方程，模拟热管内的流体运动和热传导过程，预测热管的热阻和热传导能力。
总结起来，热管是一种利用液体相变和传导热量的装置，通过蒸发、导热、冷凝和重力回流等步骤，实现热能的传递和分配。
它具有高效、可靠、无噪音等优点，在各个领域有广泛的应用前景。
热管应用
高温热管
高温热管是指工作温度大于750K的热管，其 工质主要是液态金属，如钠、钾和锂。当热 管运行温度高于1400K时，可选用钡、锶、 钙、铅等。 目前高温热管工质中技术成熟、应用广泛的 主要是钠和钾。 高温热管工质使用温度的上限取决与相应的 饱和蒸汽压力，压力对热管的强度具有决定 性的影响。
渠氏热管
渠氏热管的应用: 集成电路芯片以及一些电子元件尺寸日小， 而热扩散需要日高，渠氏热超导管能很好满 足尺寸小、传热速率大且热效率高的要求； 大、中、小型加热系统的余热回收工程可有 效节约能源；各种形式的锅炉和余热锅炉， 热效率在95%以上； 发电和输、配电中的循环水加热系统，电磁 铁芯和高功率控制元件的冷却，核能发电的 过热量处理和应急冷却；太阳能集热器和地
脉动热管
脉动热管可以作为一种高效的导热元件广泛应用于 电子元器件冷却，如下图用于冷却多芯片模块的脉 动热管散热翅和用于cpu散热的无风扇散热器。
径向热管
热管工作介质沿热管轴向流动时沿轴向传递热量， 这种热管称为轴向热管，而径向热管的工作介质是 沿热管径向流动沿径向传递热量。
有吸液芯径向热管
渠氏热管
主要特点： 适应温度范围宽。可在- 100～1300℃范围内 工作。 传热速度快,热载能力大,传热效率大于100% , 也就是说热阻为“零”。这种特点在当今热 管技术中是空前的。 无相变热管在外型结构上与钢—水型普通热 管一样,都是真空的。所不同的只是内部充填 的无机工质为无机物,是无相变传热。 沿轴向的温度分布奇特，距热源远端的温度 比近端还高；
径向热管
径向热管因为将冷凝段臵于蒸发段中，使得冷却段 进出口流速易于调节，且蒸发段内充液率可变，使 得壁温控制易于实现。
热管结构原理及分类
热管结构原理及分类热管是一种基于液体和蒸汽相态变化原理的高效热传输装置。
其结构由一根密封管内注入液体和蒸汽组成，通过液体从热源吸收热量，转化为蒸汽，然后在热管内部进行管壁和液蒸汽的传热传质过程，最终在冷端释放热量。
热管的基本工作原理可以分为蒸发、传热和凝结三个过程。
首先，在热管的蒸发段，热管工作介质中的液体吸热蒸发形成蒸汽，蒸汽在热蒸汽气室中向蒸汽管道传热。
其次，经过热导作用，在蒸汽管道中传递的热量沿热管轴向传递到冷凝段。
最后，在热管的冷凝段，蒸汽在低温条件下冷凝为液体，在蒸汽管道表面释放热量。
根据热管工作介质的不同，热管可以分为几种不同的分类，如下：1.高温热管和低温热管：根据工作温度的不同，可以将热管分为高温热管和低温热管。
高温热管常用的工作介质是高温液体和高温蒸汽，其工作温度一般在200℃以上；而低温热管的工作温度一般在摄氏零下60℃到摄氏几十℃之间。
2.传热式热管和蒸发式热管：根据传热方式的不同，可以将热管分为传热式热管和蒸发式热管。
传热式热管是指通过液体和蒸汽的传热传质过程实现热量的传递，其主要工作原理是液体在热源端吸收热量，然后通过液体和蒸汽的传热传质过程在热管内部传递热量；而蒸发式热管则是指液体在热源端蒸发产生蒸汽，蒸汽在热管内部进行传热传质。
3.金属热管和非金属热管：根据热管外壳材料的不同，可以将热管分为金属热管和非金属热管。
金属热管的外壳一般采用金属材料，如铜、不锈钢等，具有良好的导热性能和强度；而非金属热管则采用非金属材料作为外壳，如陶瓷、玻璃等。
4.平板热管和螺旋翅片热管：根据热管的形状和结构，可以将热管分为平板热管和螺旋翅片热管。
平板热管是指热管的截面形状为平板状，用于大面积的热传输；而螺旋翅片热管则是在热管表面添加螺旋状的翅片，增加有效传热面积。
总之，热管是一种高效的热传输装置，其原理基于液体和蒸汽的相态变化过程。
根据热管工作介质、传热方式、外壳材料和结构形状的不同，可以将热管分为不同的分类。
超导热管与常规热管异同的探讨
极限， 即关 键 单 位截 面 积 上 所 通 过 的热 功 率 ， 是 导 热 能 也
力 的技 术指 标 ， 常规 热 管 为 ０ ４ ０ ００ ０ｗｍ ， — ０ ０ ／ 而超 导 热 管
经 国 内外 多 次 测 试 ，均 因热 源 功 率 不 足而 无 法 测 出 这个 极 限 ，也 就 是 说 ，在 目前 条 件 下 给 超导 热 管 输 人 多少 热
４ 可 靠性 与使 用 寿命
１８ １ 管 术语 等 几 项标 准 颁布 实施 。这就 是本 文 题 目中 ４１ 热
的常 规热 管 。
超 导热管是渠 玉芝教授 于上世纪 ８ ０年 代 研 究 成 功 的 ，将 数 十 种 无机 热 超 导 体 材料 密 封 在 管 状 或 片状 夹 层 物理 的 空 隙中制 成 的传 热 元件 ， 称无 机 传 热元件 。由 于 亦 与 常规 热管 在外 形 上有 相 同之 处 ， 曾引起 误解 。所 以有 必
易 积垢 ； 锅 炉 炉 膛 中的 超 导 热 管 因 为 没 有翅 片 ， 灰 也 在 积
超 导 热管 的导 热 能 力远 远 超过 常 规 热 管 ， 所 有 固体 在
中， 金属 银 是 最好 的热 导 体 ， 规 热 管 的导 热 系 数 是银 的 常 ２０ ３ ０ ０ ０ ０倍 ， 超 导热 管 可达 到 银 的 ３０ ０倍 。热 流 密度 而 ２０
关键 词 ： 导热 管 常规 热 管 导 热 系数 辐射 超
第 十 一 届 全 国 初 中物 理 知 识 竞 赛 试 题 中有 这 样 一 道 选择题 ： 下列 物 体 都 能 导 热 ， 中 导热 本领 最 好 的是 【 Ａ 其 ］ ： 铁管 ； Ｂ铝 管 ； Ｃ铜 管 ； Ｄ热 管 ； 答案 是 Ｄ。热 管技 术 是世 界 第 二 次 能源 危 机 时 （ 世 纪 ６ 上 ０年代 ） 问世 的先 进 技术 ， 至
热管
热管换热器与制冷机、热泵一样，在解决诸如温室效应、CO2的排放和能源缺乏等世界性问题中，起到非常重要的作用热管换热器就是从丰富的自然环境和大量的余热资源吸收余热，且吸热的温度范围非常广泛,可以从诸如地热自然环境的10℃到工业余热资源的1000℃。
在吸收余热温度范围上，热管换热器比制冷机和热泵要广泛的多，温度要高的多，另外，还不消耗任何形式的能量。
热管换热器不制造、不消耗、也不储存能量，只是高效率地传递能量，从余热资源中吸收余热，然后转化给工业和生活中需要的水、空气和蒸汽等。
用于工业用热水、热风、蒸汽、采暖、空调、烘干、排潮、炉膛助燃、锅炉供水等，从而减少大量的一次能源的消耗。
1 热管的工作原理热管换热器由许多根热管，按一定的排列方式组成，每只热管都是独立的换热元件，所以，其传热效率的高低取决于每只热管，即热管换热器传热量的大小取决于热管传热量的大小。
热管是真空工作介质相变，无外界动力的高效传热元件，是凭借充满在热管内封闭的工作介质，反复蒸发和冷凝相变，进行热量传递的高效传热元件。
热管从结构上分为加热段、绝缘段和冷凝段。
其中加热段与余热热源接触吸收余热。
热管工作介质不论是液态还是固态，在开始传热时总是集中在加热段。
当加热段接触吸收余热时，热管工作介质就蒸发或升华，并以高速度向冷却段运动，同时将热量传递到冷却段。
传递的热量是热管工作介质的汽化潜热，放出汽化潜热后，工作介质就凝结成液体，在重力作用下又返回到加热段。
如此连续工作，形成连续不断地吸收余热传递热量的过程。
热管工作介质传递热量要求在真空情况下进行，真空度越高越好。
在制造热管时，一般能达到0.133Pa～0.00133Pa，在这种真空度下热管工作介质就易于蒸发，易于启动和工作。
热管工作介质是在流动的情况下传递热量的，其工作不靠外界动力，而是巧妙地利用了重力和毛细力，使介质回流和克服流动阻力的。
一般工业上应用的热管传递量，对 1 m长的普通热管约为 2 kW，但是，再高就受到携带限的限制，所以目前1台热管换热器的热管数目是相当多的，对于大功率的热管换热器其热管的数目是相当可观的。
热管工作原理
热管工作原理引言概述：热管是一种利用液体在内部循环传热的热传导装置。
它具有高效、可靠、轻巧等优点，在众多领域中得到广泛应用。
本文将详细介绍热管的工作原理及其应用。
一、热管的基本结构1.1 热管的外壳：热管的外壳通常由金属材料制成，具有良好的导热性能和机械强度，能够保护内部结构。
1.2 热管的工作介质：热管内部充满了一种工作介质，通常为液态。
这种工作介质的选择取决于热管的工作温度范围和要求。
1.3 热管的内部结构：热管内部包含蒸发段、冷凝段和毛细管三个主要部份。
蒸发段吸热后使工作介质蒸发，冷凝段则将蒸发后的工作介质冷凝成液体，毛细管起到连接蒸发段和冷凝段的作用。
二、热管的工作原理2.1 蒸发：当热管蒸发段受热时，工作介质吸收热量并蒸发成气体。
蒸发过程中，工作介质的温度升高，压力增加，气体在热管内部形成高压区域。
2.2 冷凝：高压区域的气体流向冷凝段，在冷凝段的冷却作用下，气体释放热量并凝结成液体。
冷凝过程中，工作介质的温度下降，压力减小，液体在热管内部形成低压区域。
2.3 毛细管效应：由于蒸发段和冷凝段之间存在压力差，液体味通过毛细管效应从低压区域流向高压区域，使得热管内的工作介质形成循环。
三、热管的优点3.1 高效传热：热管利用液体的蒸发和冷凝过程，实现了高效的热传导，使得热能能够快速、均匀地传递。
3.2 可靠性高：热管没有机械运动部件，结构简单，因此具有较高的可靠性和稳定性，能够长期稳定工作。
3.3 分量轻巧：相比于传统的散热器，热管的体积小、分量轻，适合于对分量要求较高的场景，如航空航天领域。
四、热管的应用领域4.1 电子散热：热管广泛应用于电子设备的散热领域，如计算机、手机等，能够快速将设备内部的热量传递到散热器中。
4.2 光电散热：在光电子器件中，热管能够有效传导产生的热量，保证器件的正常工作温度，提高器件的寿命和性能。
4.3 空调制冷：热管在空调制冷系统中被广泛应用，能够快速传递热量，提高制冷效果，提高空调的能效比。
介质不同换热管材质选择方法
介质不同换热管材质选择方法换热管作为传热设备中的关键部件，其材质选择直接关系到传热效率、运行安全和使用寿命。
在选择换热管材质时，首先需要考虑的是介质的性质和工作条件。
常见的介质包括气体、液体和腐蚀性介质等，它们的性质不同，对换热管材质的要求也不同。
1. 气体介质对于气体介质，主要考虑的因素包括介质温度、压力和流速。
常用的换热管材质有不锈钢、铜和铝合金等。
不锈钢具有良好的耐腐蚀性和高温性能，在高温高压环境下能够保持稳定的性能。
铜具有良好的导热性能和耐腐蚀性，适用于高温高压的气体传热。
铝合金具有轻质、导热性好的特点，适用于低温低压的气体传热。
2. 液体介质对于液体介质，除了考虑介质温度、压力和流速外，还需要考虑介质的酸碱性和腐蚀性。
常用的换热管材质有不锈钢、碳钢和铜等。
不锈钢具有良好的耐腐蚀性和高温性能，适用于酸碱性介质和腐蚀性介质的传热。
碳钢具有较高的强度和耐压性能，适用于一般的液体传热。
铜具有良好的导热性能和耐腐蚀性，适用于传热要求较高的液体介质。
3. 腐蚀性介质对于腐蚀性介质，材质的选择至关重要。
常用的换热管材质有钛合金、镍合金和塑料等。
钛合金具有良好的耐腐蚀性和高温性能，适用于强腐蚀性介质的传热。
镍合金具有较高的耐腐蚀性和高温性能，适用于腐蚀性介质的传热。
塑料具有良好的耐腐蚀性和绝缘性能，适用于一些腐蚀性介质的传热。
除了介质的性质和工作条件外，还需要考虑经济性和可操作性等因素。
不同材质的换热管成本和加工难度不同，需要综合考虑各方面因素做出合理选择。
选择适合的换热管材质需要综合考虑介质的性质、工作条件以及经济性和可操作性等因素。
根据不同介质的特点，选择合适的不锈钢、铜、铝合金、碳钢、钛合金、镍合金或塑料等材质，可以保证换热设备的高效运行和长期稳定性能。
在实际应用中，还需要根据具体情况做好材质的防腐保护和维护工作，以延长换热管的使用寿命。
热管的工作原理
热管的工作原理
热管是利用液体的相态变化来传导和调节热量的一种器件。
它由内壁光滑的密闭金属管组成，内部充满了一定量的工作介质，常见的工作介质有水、乙醇等。
热管的工作原理主要包括热传导和相变传热两个过程。
首先，在热管的一个端口处加热，热量通过热源传导到热管内的工作介质。
工作介质吸收热量后变为高温高压的气体状态，由于压强的增加，气体由热源端向另一端运动。
在运动过程中，高温气体通过碰撞方式将热量传递给热管内壁，壁面再将热量传递给管壁外的冷却介质。
这个过程就是热传导过程。
接着，在冷却端，冷却介质吸收热量后变为低温低压的气体状态，由于压强的减小，气体被吸收到工作介质内部，并且在工作介质的作用下液化成液体。
液体通过毛细作用沿着内壁上升，返回热源端，重新参与热传导过程。
这个过程就是相变传热过程。
通过热传导和相变传热的交替作用，热管能够将热量从热源端快速传导到冷却端，实现热量的均匀分布和快速传输。
由于热管内壁光滑，并且工作介质在管内自行循环，不存在内部传热阻力，所以热管具有传热效率高、传热距离远、体积小、可靠性好等优点，被广泛应用于各个领域的热管理和热传导装置中。
高温热管的制作方法及原理
高温热管的制作方法及原理高温热管是一种利用液体工质的热传导原理来实现热能传输和散热的装置。
其制作方法和原理如下：一、高温热管的制作方法：1. 材料准备：高温热管一般由外壳、热管芯和工质组成。
外壳通常采用耐高温的金属材料，如不锈钢。
热管芯内部由多层金属薄片堆积而成，常用的金属材料有铜、铝和镍等。
工质是高温热管中的传热介质，常用的工质有水、铅、铊和银等。
2. 制作外壳：首先根据设计要求制作外壳的形状和尺寸，通常使用钣金加工方法，将金属材料切割、弯曲、焊接等工艺加工成外壳的形式。
3. 制作热管芯：热管芯是高温热管的核心组件，其结构决定了热管的传热性能。
制作热管芯的方法主要有以下几种：a) 层叠法：将多个金属薄片层叠在一起，一般采用不同热膨胀系数的金属材料堆积，以增强热管的传热能力。
b) 喷射法：通过高速喷射金属粉末或颗粒，使其在基板表面沉积和熔合，形成热管芯。
c) 悬挂法：将金属丝或薄片悬挂在支架上，并通过焊接、焊锡或其他熔接方法将其连接在一起。
4. 填充工质：在制作好的热管芯内，将所选的工质注入其中。
注入时需要控制工质的质量和填充的量，确保热管芯内充满工质。
5. 密封：将填充好工质的热管芯与外壳进行连接，并进行密封处理，以防止工质泄漏和外界空气进入。
6. 测试：对制作好的高温热管进行性能测试，如温度差异、传热效率等指标的测试，确保热管的正常工作和性能。
二、高温热管的工作原理：高温热管的工作原理基于液体的汽化和凝结过程。
热管芯内填充的工质在热源的加热下变为饱和蒸汽，蒸汽向冷端传递，然后在冷却器中冷凝成液体，再通过毛细作用力和重力回流到热管芯的热源位置。
1. 蒸发：当高温热管的热源加热时，工质中的液体将蒸发成饱和蒸汽。
蒸汽通过毛细结构在热管芯中传输，朝向冷却端的方向。
2. 传热：蒸汽在热管芯中传导热量，热量由热源端向冷却端传递。
蒸汽的传热主要通过热传导和对流两种方式进行。
3. 冷凝：当蒸汽到达冷却端时，因为冷却端的温度低于饱和温度，蒸汽会凝结成液体。
热管介绍
三、热管的特性
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 的导热能力。不银、铜、铝等金属相比，单位重量的热管可多传逑几个数量 级的热量。当然，高导热性也是相对而言的，温差总是存在的，可能迗反热 力学第二定律，幵且热管的传热能力受到各种因素的限制，存在着一些传热 极限；热管的轴向导热性很强，徂向幵无太大的改善(徂向热管除外)。
2、优良的等温性：
热管内腔的蒸汽处于饱和状态，饱和蒸汽的压力决定于饱和温度，饱和 蒸汽从蒸发段流向况凝段所产生的压降很小，根据热力学中的方程式可知， 温降亦很小，因而热管具有优良的等温性。 热管可以独立改变蒸发段或况 却段的加热面积，即以较小的加热面积输入热量，而以较大的况却面积输出 热量，或者热管可以较大的传热面积输入热量，而以较小的况却面积输出热 量，返样即可以改变热流密度，解决一些其他方法难以解决的传热难题。
（3）分离式热管(Separated Type Heat Pipe)
分离式热管的结构如图所示，其蒸发段和况凝段是 分开的，通过蒸汽上升管和液体下降管还通形成一个自然 循环回路。工作时，在热管内的工质汇集在蒸发段，蒸发 段受热后，工质蒸发，产生的蒸汽通过蒸汽上升管到达况 凝段释放出潜热而凝结成液体，在重力作用下，经液体下 降管回到蒸发段，如此循环往复运行。 分离式热管的况凝段必须高于蒸发段，液体下降管 不蒸汽上升管乊间会形成一定的密度差，返个密度差所能 提供的压头不况凝段和蒸发段的高度差密切相关，它用以 平衡蒸汽流动和液体流动的压力损失，维系着系统的正常 运行而丌再需要外加动力。 分离式热管既有经典热管的共性——两相流动、相 变传热、自然循环等，同时也具有鲜明的个性——管内汽 液两相同向流动。 分离式热管内蒸汽不液体通向流动，故丌存在携带 极限，限制其传热能力的主要极限为烧干极限、声速极限 和况凝极限。适当加大其冲液量，加大蒸汽上升管的管徂 或增加蒸汽上升管的个数等方法可以适当消除返些极限的 影响。
一种高效径向传热的热管及其翅片管[发明专利]
![一种高效径向传热的热管及其翅片管[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/f1a13ade0b4c2e3f562763a3.png)
专利名称：一种高效径向传热的热管及其翅片管专利类型：发明专利
发明人：向立平,刘小江
申请号：CN201710245593.1
申请日：20170414
公开号：CN106839842A
公开日：
20170613
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及热管技术领域，公开了一种高效径向传热的热管及其翅片管。
所述高效径向传热的热管包括不同直径的第一层内管、第二层内管和外管，所述第一层内管和第二层内管组成双层内管，所述第一层内管套有第二层内管；所述外管套有双层内管；所述第一层内管和第二层内管相通；所述第一层内管和外管之间为封闭结构并构成环形通道热管，所述第一层内管工作介质可以与环形通道热管工作介质进行换热；所述环形通道热管与外部进行换热；所述双层内管工作介质循环进出都在所述高效径向传热的热管的一端用于实现双层内管同侧同工作介质逆流换热。
所述翅片管包括高效径向传热的热管，所述环形通道热管内设有内管翅片，所述内管翅片设在第一层内管上。
申请人：湖南工业大学
地址：412000 湖南省株洲市天元区泰山西路湖南工业大学
国籍：CN
代理机构：广州粤高专利商标代理有限公司
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特种热管及传热介质
特种热管及传热介质一、概述热能工程一直以来是人类关注的焦点技术领域，早在二十世纪四十年代，国外首先发明了以液体为介质的进行热能传递的元件--热管，作为一种特种传热元件，他以很小的温差传送大量热量，其特性基本上可以归纳为两：（一）导热性好（二）均热效果高。
在所有的金属非金属材料中，就传热性能而言，几乎没有哪种材料能够与热管元件相比。
热管的工作介质或称工体流体（Working Fluid）可有多种，主要是采用水或油，乙醇等液体有机化合物为传热介质，在封闭的真空金属管中通过快速循环的相变达到传热的目的，即先在吸热端接受热能，使介质受热后由液态变为气态，到冷端（即放热端）释放出热能后，介质冷凝还原为液态再返回吸热端，完成一次相变循环。
我们通常将这种热管称为常规热管。
常规碳钢--水热管可以在30℃~200℃的温度范围内工作，并有较高的传热效率，可以快速进行热能传递，并达到一定的节能效果，所以在一些工业部门得到了应用。
但是，由于有机介质热管工作时管内存在较大压强，而压强大小与温度密切相关，温度过高，就会爆管，此外还存在载体材料与其内部工质材料不相容，产生不凝性气体而腐蚀管壁的问题，容易导致热管失效。
进入九十年代以后，随着现代科学技术的迅猛发展，许多尖端设备对温度的传递范围、传热效率、使用寿命等提出了更高的技术要求，使得普通热管已无法满足工作需要。
我公司科研人员从八十年代后期，就一直关注热管工业的发展，在传统热管（Heat pipe）的基础上，经过十余年的潜心研究和不管实验，开发并研制出一种优于传统热管的新型热管--特种热管。
Mt0m`G二、特种热管特种热管采用的是无机介质作为热传导的一种高效传热技术，这是材料科学领域内的一项新的技术发明，其新颖性和独创性目前在国内外有关文献的检索中未见报道，属我国首创的一项领先技术。
_ 特种热管的技术原理为：独立的（管状、夹层板状及组合状等）系统内加入A、B两种工质后，（管径≥3mm，板状间距≥1mm以上）经过真空处理密封等等工序就构成了特种传热原件。
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特种热管及传热介质
一. 概述
热能工程一直以来是人类关注的焦点技术领域.早在二十世纪四十年代.国外首先发明了以液体为介质的进行热能传递的元件--热管.作为一种特种传热元件.他以很小的温差传送大量热量.其特性基本上可以归纳为两 :(一)导热性好(二)均热效果高.在所有的金属非金属材料中.就传热性能而言.几乎没有哪种材料能够与热管元件相比.热管的工作介质或称工体流体(Working Fluid)可有多种.主要是采用水或油.乙醇等液体有机化合物为传热介质.在封闭的真空金属管中通过快速循环的相变达到传热的目的.即先在吸热端接受热能.使介质受热后由液态变为气态.到冷端(即放热端)释放出热能后.介质冷凝还原为液态再返回吸热端.完成一次相变循环.我们通常将这种热管称为常规热管.
常规碳钢--水热管可以在30℃~200℃的温度范围内工作.并有较高的传热效率.可以快速进行热能传递.并达到一定的节能效果.所以在一些工业部门得到了应用.但是.由于有机介质热管工作时管内存在较大压强.而压强大小与温度密切相关.温度过高.就会爆管.此外还存在载体材料与其内部工质材料不相容.产生不凝性气体而腐蚀管壁的问题.容易导致热管失效.进入九十年代以后.随着现代科学技术的迅猛发展.许多尖端设备对温度的传递范围.传热效率.使用寿命等提出了更高的技术要求.使得普通热管已无法满足工作需要.我公司科研人员从八十年代后期.就一直关注热管工业的发展.在传统热管(Heat pipe)的基础上.经过十余年的潜心研究和不管实验.开发并研制出一种优于传统热管的新型热管--特种热管.
二. 特种热管
特种热管采用的是无机介质作为热传导的一种高效传热技术.这是材料科学领域内的一项新的技术发明.其新颖性和独创性目前在国内外有关文献的检索中未见报道.属我国首创的一项领先技术.
特种热管的技术原理为:独立的(管状.夹层板状及组合状等)系统内加入A.B两种工质后.(管径≥3mm.板状间距≥1mm以上)经过真空处理密封等等工序就构成了特种传热原件.特种传热元件是一个独立的真空系统.在热能传导过程中介质受热激发产生振荡.可将热能迅速由热端向冷端快速传递并发生摩擦.众所周知.所有材料(金属和非金属).其自身均存在不同程度的热阻.决定并制约了材料的导热及热交换能力.热管的应用.减除了传热过程中的热阻.使热能更加适应远距离传递和各种形式的热能交换.特种热管具有较高的传热能力.中国科学院一位从事化学和热物理研究30余年的科学家谭志城教授经过深入研究后说.特种热管传热机理及与传热介质传热方式的异同点.使其不仅可以在热管上应用.而且可以在所有涉及热交换和热传递的设备系统中使用.特别是适用于一些有特殊要求的传热系统.这种无机传热材料的推广.应用将影响所有热量传递的领域.对提高热能利用率.节约能源将产生重大影响.尤其将为取之不尽的太阳能的利用和用之不竭的地热开发几低品位热能的回收开辟一条高速通道.
三. 特种传热介质及其载体技术参数
特种传热介质为固体.液体两种.其中固体介质在常温下为灰黑色粉末.由多种无机元素组成.当与液体介质一同灌注在密闭的载体内.并形成一定真空度时.即可实现热能高速传递.传热介质所灌注的载体(管子或夹层片状体)经密闭后.即形成高效热管.热管材料不受材质限制.可采用金属(如碳钢.不锈钢.铜)或玻璃.塑料等材料.并可采用盘旋管.弯曲板.同时可采用多管(板)组合形成.特种热管其轴向的导热是以分子告诉运动的特定方式来实现其热能传导的.
介质无毒.无污染.对金属无腐蚀.
特种热管的传导速率
金属.非金属材料本身的导热速率取决于材料的导热系数.温度梯度.正交于温度梯度的截面面积.而金属中以银的导热系数最高.其值在415W/MK左右.经实测.高效热管其轴向热流密度为8.4×106W/ m2.径向热流密度为4.3×104W/ m2.有效导热系数为3.2×106W/ MK.进行对比可知.高效热管的导热速度为白银导热速度的数千倍.
特种热管的使用寿命
经过载体材料(金属.非金属)的速失率测定.老化寿命13万小时左右.介质寿命实测为11万小时.同时热管中介质与管壁的相容性好.可以使传热管长期在较高热负荷下稳定工作.
四. 特种热管与普通热管的性能比较
特种热管较普通热管性能的优势主要由以下三方面体现
1. 完全性,
2. 使用寿命长,
3. 传输功率高.
传统热管是采用水或油.乙醇等液态有机化合物作为传热介质,由于这些介质的蒸气压.工作温区及介质相容性等一系列问题.使传统热管的应用范围受到很大的限制.而高效传热管采用固态无机化合物作为传热介质.它完全不同于传统热管的传热介质.具备无污染.无放射性.无毒.无腐蚀.介质蒸气压低.工作温区宽.使用寿命长.成本低等一系列优点.它具备传统热管无可比拟的优良性能.
由于普通热管工作时管内产生交大压强.而压强的大小又与温度密切相关.温度一高就会爆管.此外.还存在高温下管内发生化学反应生成不凝性气体.对管壁产生腐蚀性.容易导致普通热管失效.
而特种热管由于采用无机固态物质及少量液态.管内压强小.从而使用温度范围大.不会发生爆管现象.也不会在管内发生化学反应.而生成不凝性气体.普通钢水热管的传热功率为415W/cm.而特种热管的传热功率是其三倍.。