热管的换热原理及其换热计算

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热管换热器计算

热管换热器计算

热管换热器计算(2009-02-20 22:50:45)转载标签:热管换热器计算德天热管亚洲热管网热管换热器计算可用热平衡方程式进行计算,对于常温下使用的通风系统中的热管换热器的换热后温度,回收的冷热量也可用下列公式计算,由于公式采用的是显热计算,但实际热回收过程也发生潜热回收,因此计算值较实测值偏小,其发生的潜热回收可作为余量或保险系数考虑。

本文选自【亚洲热管网】热管换热器的计算:1. 热管换热器的效率定义η=t1-t2/t1- t3 (1-1)式t1、t2——新风的进、出口温度(℃)t3——排风的入口温度(℃)2.热管换热器的设计计算一般已知热管换热器的新风和排风的入口温度t1和t3,取新风量L x 与排风量L P相等。

即L x = L P,新风和排风的出口温度按下列公式计算:t2=t1-η(t1-t3) (1-2)t4=t3+η(t1-t3) (1-3)t4——排风出口温度(℃)回收的热量Q (kW), 负值时为冷量:Q(kW)= L xρX C x(t2-t1)/3600 (1-4)式中L x——新风量(m3/h )ρx——新风的密度(kg/m3)(一般取1.2 kg/m3)C x——新风的比热容,一般可取1.01kJ/ (kg ·℃)。

3.选用热管换热器时,应注意:1)换热器既可以垂直也可以水平安装,可以几个并联,也可以几个串联;当水平安装时,低温侧上倾5℃~7℃。

2)表面风速宜采用1.5 m/s~3.5m/s。

3)当出风温度低于露点温度或热气流的含湿量较大时,应设计冷凝水排除装置。

4)冷却端为湿工况时,加热端的效率η值应增加,即回收的热量增加。

但仍可按上述公式计算(增加的热量作为安全因素)。

需要确定冷却端(热气流)的终参数时,可按下式确定处理后的焓值,并按处理后的相对湿度为90%左右考虑。

h2=h1- 36Q/ L×ρ (1-5)式中h1, h2——热气流处理前、后的焓值(kJ/kg);Q ——按冷气流计算出的回收热量(W);L ——热气流的风量(m3/h );ρ——热气流的密度(kg/m3)。

热管换热器的工作原理

热管换热器的工作原理

热管换热器的工作原理热管换热器是一种利用液体和蒸汽的相变过程来传递热量的设备。

它主要由热管、冷凝器和蒸发器组成。

热管是热管换热器的核心部件,通常由内部镶嵌有多个鳍片的金属管组成。

热管内填充有一种称为工作介质的特殊液体,通常为蒸发液体。

热管的两端分别连接一个冷凝器和一个蒸发器。

工作原理如下:1. 脉动蒸发:当热管的蒸发器端加热时,工作介质在蒸发器内迅速汽化。

汽化的工作介质变成蒸汽,并迅速上升到热管的冷凝器端。

2. 相变传热:在冷凝器端,蒸汽与冷凝器内的冷凝介质接触,传热给冷凝介质。

蒸汽在冷凝器内冷却,并逐渐凝结成液体。

3. 导热返回:在冷凝成液体后,冷凝介质流入热管的蒸发器端,通过鳍片的导热作用,将热量传递给蒸发器。

4. 重复循环:液体工作介质在蒸发器中再次汽化,蒸汽上升到冷凝器端再次冷凝,循环往复。

热管换热器的工作原理可基于两个基本原理来解释。

第一个是相变传热原理。

当液体在蒸发器内蒸发时,蒸汽所需的潜热可以从周围环境吸收,从而降低周围环境的温度。

相对应的,在冷凝器端,蒸汽释放出潜热,将热量传递给冷凝介质。

由于相变过程的热传导非常高效,所以热管换热器的热传输效率很高。

第二个原理是液体的循环工作原理。

热管内的工作介质在蒸发器端蒸发成蒸汽后,蒸汽的上升作用和重力的配合使得液体循环并将蒸汽带到冷凝器端。

液体在冷凝器端冷却凝结后,由于重力作用,液体流回蒸发器,再次蒸发成蒸汽,循环往复完成热量的传递。

热管换热器的工作原理使其具有以下优点:1. 高热传输效率:利用相变传热和液体循环工作原理,热管换热器的热传输效率高于传统的热交换器。

2. 快速响应:由于热管内的蒸汽和液体循环快速,热管换热器能够在很短的时间内响应温度的变化。

3. 节省空间:由于热管换热器可以实现高热传输效率,所以相同换热功率的热管换热器相对较小,占用的空间较少。

4. 不需要外部电源:热管换热器的工作原理不依赖于外部电源,因此可以在没有电力供应的环境下运行。

换热公式是什么原理的应用

换热公式是什么原理的应用

换热公式是什么原理的应用1. 引言在工程领域中,特别是涉及到能量传递和温度调节的过程中,换热是一个重要的概念。

换热公式是描述热量传递的数学表达式,通过它可以计算热量的传递量和温度的变化。

本文将探讨换热公式的原理及其在实际应用中的一些常见情况。

2. 换热的基本原理换热是指将热能从一个物体传递到另一个物体的过程。

热能的传递可以通过三种基本的方式进行:传导、对流和辐射。

2.1 传导传导是指热量通过物质的直接接触而传递。

物质内部的分子或原子会因为热运动而不断碰撞,从而将热量传递给周围的物质。

传导可以通过傅里叶热传导定律来描述:\[ Q = -kA\frac{{dT}}{{dx}} \]其中,\(Q\) 是传导热流,\(k\) 是物质的热导率,\(A\) 是传热面积,\(dT\)是温度差,\(dx\) 是传热距离。

2.2 对流对流是指通过流体(气体或液体)传递热量。

流体的运动会使得热量更快地传递,并且会带走热量。

对流可以通过牛顿冷却定律来描述:\[ Q = hA(T_{\text{物体}} - T_{\text{流体}}) \]其中,\(Q\) 是对流热流,\(h\) 是传热系数,\(A\) 是传热面积,\(T_{\text{物体}}\) 是物体的温度,\(T_{\text{流体}}\) 是流体的温度。

2.3 辐射辐射是指通过电磁波辐射传递热量。

所有物体都会辐射热能,而辐射传热不依赖于媒介介质。

辐射传热可以通过斯特藩-玻尔兹曼定律来描述:\[ Q = \sigma A(T_{\text{物体}}^4 - T_{\text{周围}}^4) \]其中,\(Q\) 是辐射热流,\(\sigma\) 是斯特藩-玻尔兹曼常数,\(A\) 是辐射面积,\(T_{\text{物体}}\) 是物体的温度,\(T_{\text{周围}}\) 是周围环境的温度。

3. 换热公式的应用换热公式作为描述热量传递的数学表达式,在工程领域中有着广泛的应用。

(精确版)热管散热面积及热量的计算公式

(精确版)热管散热面积及热量的计算公式

(精确版)热管散热面积及热量的计算公式精确版:热管散热面积及热量的计算公式1. 引言热管作为一种有效的热传递元件,广泛应用于电子设备、航空航天、汽车等领域。

本文档旨在提供一种精确计算热管散热面积及热量的方法,以帮助工程师更好地设计和优化热管系统。

2. 热管散热面积计算公式热管散热面积的计算公式如下:\[ A = \frac{Q_{dot}}{h \cdot K} \]其中:- \( A \):热管散热面积(单位:平方米)- \( Q_{dot} \):热管单位时间内的热量传递(单位:瓦特)- \( h \):热管的热传递系数(单位:瓦特/(平方米·摄氏度))- \( K \):热管材料的导热系数(单位:瓦特/(米·摄氏度))3. 热量计算公式热管单位时间内的热量传递 \( Q_{dot} \) 可以通过以下公式计算:\[ Q_{dot} = \frac{T_{hot} - T_{cold}}{R} \]其中:- \( Q_{dot} \):热管单位时间内的热量传递(单位:瓦特)- \( T_{hot} \):热管热端的温度(单位:摄氏度)- \( T_{cold} \):热管冷端的温度(单位:摄氏度)- \( R \):热管的热阻(单位:欧姆)4. 热管散热面积的优化在实际应用中,热管散热面积需要根据具体情况进行优化。

工程师可以根据热管的热传递系数 \( h \)、材料的导热系数 \( K \) 和单位时间内的热量传递 \( Q_{dot} \) 来调整热管散热面积,以达到最佳的热传递效果。

5. 总结本文提供了热管散热面积及热量的计算公式,帮助工程师精确地设计和优化热管系统。

通过调整热管散热面积和热量传递,可以有效地提高热管的散热性能,满足不同领域的应用需求。

希望这份文档对您有所帮助!如有任何疑问,请随时提问。

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

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。

热管工作原理

热管工作原理

热管工作原理热管是一种高效的热传导装置,它利用液体在低温端蒸发吸热,然后在高温端冷凝释放热量的原理,实现热量的传输。

热管由内壁光滑的密封管道组成,内部充满工作介质,通常是液态的低沸点物质,如水、乙醇等。

热管的工作原理可以简单分为蒸发、传热和冷凝三个过程。

首先是蒸发过程。

当热管的低温端受到热源的加热,工作介质在低温端蒸发成为气体。

这个过程中,工作介质从液态转变为气态,吸收大量的热量。

蒸发过程发生在热管的内壁,由于内壁光滑,气体可以快速地向高温端传输。

接下来是传热过程。

蒸发后的气体沿着热管内部流动,将吸收的热量传输到高温端。

在这个过程中,气体与内壁接触,热量通过传导和对流的方式传递给内壁,然后再通过内壁传递给外壁。

最后是冷凝过程。

当气体到达高温端时,由于高温端的温度较低,气体开始冷凝成为液体。

在冷凝过程中,气体释放出大量的热量。

冷凝后的液体会沿着内壁回流到低温端,重新参与蒸发过程,形成一个循环。

热管的工作原理可以通过以下公式来描述:热流量 = 热管壁厚度 ×热导率 × (高温端温度 - 低温端温度) / 热管壁阻抗热管的工作原理使得它在许多领域有着广泛的应用。

例如,在电子设备散热中,热管可以将热量从热源传递到散热器,提高散热效率。

在航天器中,热管可以平衡温度差异,保护设备免受过热或过冷的影响。

此外,热管还可以用于太阳能热水器、制冷设备等领域。

总结一下,热管的工作原理是利用液体在低温端蒸发吸热,然后在高温端冷凝释放热量的原理,实现热量的传输。

热管具有高效、可靠的特点,广泛应用于各个领域。

热管及热管换热器 PPT

热管及热管换热器 PPT
• 1990年后热管在理论、实验、结构、应用等方面长足 发展,尤其今天,节能减排中发挥巨大作用。
• 1973年德国斯图加特(Stuttgart)第一届国际热管会议, 以后分别在不同国家举行,现已召开十五次,其中两次在 中国举行。
• 2010年4月,第十五届国际热管会议(15thInternational Heat Pipe Conference)在美国南卡罗来纳州召开。本 届会议论文大会报告:1、环路热管;2、芯结构和工质;3、 环路热管得建模;4、热虹吸管;5、热管得基础和建模;6、 空间热管和技术;7、小型热管;8、平板热管和蒸汽腔;9、 特殊热管和技术;10、脉动热管;11、热管得工业应用。
大家有疑问的,可以询问和交流
可以互相讨论下,但要小声点
• 在上述过程中,存在11种传热热阻,热阻用R表示
• R1: 热源与热管外表面得传热热阻 • R2: 蒸发段管壁径向传热热阻 • R3: 蒸发段毛细芯径向传热热阻 • R4: 汽—液交界面蒸发传热热阻 • R5: 蒸汽轴向流动传热热阻 • R6: 汽—液交界面冷凝传热热阻 • R7: 冷凝段毛细芯径向传热热阻 • R8: 冷凝段管壁径向传热热阻 • R9: 管壁外表面与热汇传热热阻 • R10:管壁轴向传热热阻 • R11:吸液芯轴向传热热阻 • R10、R11与R1—R9相比很大,通常看作断路。 • 总热阻:R=R1+…、+R9 • 从热源到热汇得总温降△T也就是这9个温降得总和, △T= △T1 +… +
热管虽然就是一种传热性能极好得元件,但也不可能无限加大热负荷, 其传热能力得上限值会受到一种或几种因素得限制,如毛细力、声速、 携带、冷冻启动、连续蒸气、蒸气压力及冷凝等,因而构成热管得传 热极限(或叫工作极限)。这些传热极限与热管尺寸、形状、工作介质、 吸液芯结构、工作温度等有关,限制热管传热量得级限类型就是由该 热管在某种温度下各传热极限得最小值所决定得。具体来讲,这些极 限主要有(如图所示):

热管换热器的两相流模型与耦合传热的研究

热管换热器的两相流模型与耦合传热的研究

热管换热器的两相流模型与耦合传热的研究一、本文概述随着工业技术的快速发展,热管换热器作为一种高效节能的传热设备,在能源、化工、航空航天等领域得到了广泛应用。

热管换热器以其独特的两相流运行机制和优良的传热性能,成为现代传热技术的重要研究方向。

本文旨在深入探讨热管换热器的两相流模型与耦合传热机制,以期为优化热管换热器的设计、提高传热效率提供理论支撑和实践指导。

本文首先将对热管换热器的基本工作原理进行简要介绍,阐述两相流在热管中的流动特性及其对传热性能的影响。

随后,将重点讨论热管换热器的两相流模型,包括流动模型的建立、模型的数值求解方法以及模型的验证与改进等方面。

在此基础上,本文将进一步分析热管换热器中的耦合传热过程,探讨温度场、流场、热阻等因素之间的相互作用及其对传热效率的影响。

通过本文的研究,希望能够揭示热管换热器两相流与耦合传热的内在规律,为热管换热器的优化设计和性能提升提供理论依据。

本文的研究成果也将为其他相关领域的研究提供借鉴和参考,推动传热技术的不断进步和发展。

二、热管换热器两相流模型研究热管换热器作为一种高效的传热设备,其内部涉及到复杂的两相流动和传热过程。

为了更好地理解和优化热管换热器的性能,本研究针对其两相流模型进行了深入的研究。

我们建立了热管换热器的两相流数学模型。

该模型综合考虑了流体的流动特性、相变过程以及热传导等因素。

通过引入适当的控制方程,如质量守恒方程、动量守恒方程和能量守恒方程,我们成功描述了热管内部液态和汽态工质的流动与传热过程。

接着,我们利用数值计算方法对模型进行了求解。

通过选择合适的数值算法和边界条件,我们得到了热管内部流场和温度场的分布。

分析结果表明,两相流的存在对热管的传热性能有着显著的影响。

特别是在热管的蒸发段和冷凝段,两相流的存在使得传热过程更加复杂,但也有效地提高了热管的传热效率。

我们还对模型进行了实验验证。

通过搭建热管换热器实验平台,我们测量了不同工况下热管的传热性能。

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
1964年至1966年期间,美国无线电公司制作了以玻璃、铜、镍、不锈钢、钼等材料作为壳体,水、铯、钠、锂、铋等作为管内的工作液体的多种热管,操作温度达到1650℃。
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。

热管工作原理

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的相变传热原理,将热量从热源传递到热沉的高效热传递装置。

它具有结构简单、无需外部动力、传热效率高等优点,在众多领域得到广泛应用。

本文将详细介绍热管的工作原理及其应用。

一、热管的基本原理1.1 蒸发段:热管的蒸发段是热管内部的热源,其工作原理如下:(1)蒸发段内填充有工作介质,通常为液态。

(2)当热源加热蒸发段时,工作介质吸收热量,温度逐渐升高。

(3)当工作介质温度达到饱和温度时,部分工作介质开始蒸发成为气态。

1.2 液态传导段:热管的液态传导段是热管内部的传热介质,其工作原理如下:(1)在液态传导段中,部分工作介质以液态形式存在。

(2)热管内的液态工作介质在蒸发段吸热后,向冷端传导。

(3)液态工作介质在传导过程中通过分子间的碰撞传递热量。

1.3 冷凝段:热管的冷凝段是热管内部的热沉,其工作原理如下:(1)冷凝段内填充有工作介质的气态部分。

(2)当热管的冷凝段与冷源接触时,工作介质开始冷凝。

(3)冷凝过程中,工作介质释放出携带的潜热,变成液态,然后通过液态传导段回到蒸发段。

二、热管的优势和应用领域2.1 传热效率高:热管利用相变传热原理,能够在蒸发和冷凝过程中吸收和释放大量潜热,传热效率高。

2.2 结构简单:热管的结构相对简单,通常由内壁、工作介质和外壁组成,无需外部动力。

2.3 应用领域广泛:热管广泛应用于电子器件散热、航空航天器件传热、太阳能热水器等领域,有效提高传热效率。

三、热管的发展趋势3.1 微型化:随着技术的不断进步,热管正朝着微型化方向发展,以适应微型电子器件的散热需求。

3.2 高效化:热管的传热效率已经相对较高,但仍有提升的空间,未来热管的高效化将成为发展的重点。

3.3 多功能化:热管在不同领域的应用需求不同,未来热管将朝着多功能化方向发展,以满足不同领域的传热需求。

四、总结热管作为一种高效的热传递装置,其工作原理基于液体的相变传热原理。

通过蒸发、液态传导和冷凝三个阶段的工作,实现了热量从热源到热沉的传递。

热管换热器计算书

热管换热器计算书

热管换热器设计计算1 确定换热器工作参数1.1 确定烟气进出口温度t 1,t 2,烟气流量V ,空气出口温度t 2c,饱和蒸汽压力p c .对于热管式换热器,t 1范围一般在250C ~600C 之间,对于普通水-碳钢热管的工作温度应控制在300C 以下.t 2的选定要避免烟气结露形成灰堵及低温腐蚀,一般不低于180C .空气入口温度t 1c.所选取的各参数值如下:2 确定换热器结构参数2.1 确定所选用的热管类型 烟气定性温度: t f =t 1+t 22=420°C+200°C2=310°C在工程上计算时,热管的工作温度一般由烟气温度与4倍冷却介质温度的和的平均值所得出:烟气入口处: t i =t 1+t 2c ×45=420°C+152°C×45=180°C 烟气出口处:t o =t 2+t 1c ×45=200°C+20°C×45=56°C选取钢-水重力热管,其工作介质为水,工作温度为30C ~250C ,满足要求,其相容壳体材料:铜、碳钢(内壁经化学处理)。

2.2 确定热管尺寸对于管径的选择,由音速极限确定所需的管径d v =1.64√Q cr(ρv p v )12根据参考文献《热管技能技术》,音速限功率参考范围,取C Q 4kW =,在t o =56°C 启动时ρv =0.1113kg/m 3p v =0.165×105pa r =2367.4kJ/kg因此 d v =1.64√Q cr(ρv p v )12=10.3mm由携带极限确定所要求的管径d v =√1.78×Q entπ∙r(ρL −14⁄+ρv −14⁄)−2[gδ(ρL−ρv ]14⁄ 根据参考文献《热管技能技术》,携带限功率参考范围,取4Q ent =kw 管内工作温度 t i =180℃时ρL =886.9kg/m 3 ρv =5.160kg/m 3r =2013kJ/kg4431.010/N m δ-=⨯因此 d v =√1.78×4π×2013×(886.9−14⁄+5.16−14⁄)−2[g×431.0×10−4(886.9−5.160)]14⁄=13.6mm考虑到安全因素,最后选定热管的内径为m m 22d i =管壳厚度计算由式][200d P S iV σ=式中,V P 按水钢热管的许用压力228.5/kg mm 选取,由对应的许用230C 来选取管壳最大应力2MAX 14kg/mm σ=,而2MAX 1[] 3.5/4kg mm σσ==故 0.896mm 3.52000.02228.5S =⨯⨯=考虑安全因素,取 1.5S mm =,管壳外径:m m 25.51222S 2d d i f =⨯+=+=. 通常热管外径为25~38mm 时,翅片高度选10~17mm (一般为热管外径的一半),厚度选在0.3~1.2mm 为宜,应保证翅片效率在0.8以上为好.翅片间距对干净气流取2.5~4mm ;积灰严重时取6~12mm ,并配装吹灰装置.综上所述,热管参数如下:翅片节距:'415f f f S S mm δ=+=+= 每米热管长的翅片数:'10001000200/5f f n m S === 肋化系数的计算:每米长翅片热管翅片表面积22[2()]14f f o f f f A d d d n ππδ=⨯⨯-+⋅⋅⋅⋅每米长翅片热管翅片之间光管面积(1)r o f f A d n πδ=⋅⋅-⋅每米长翅片热管光管外表面积o o A d π=⋅ 肋化系数:22[2()]1(1)4f o f f f o f f f rood d d n d n A A A d ππδπδβπ⨯⨯-+⋅⋅⋅⋅+⋅⋅-⋅+==⋅22[0.5(0.050.025)0.050.001]2000.025(10.2)8.70.025⨯-+⨯⨯+⨯-==2.3 确定换热器结构将热管按正三角形错列的方式排列,管子中心距S ′=(1.2~1.5)d f 取S ′=70mm 。

热管换热器实验原理

热管换热器实验原理

热管换热器是一种高效的热传导装置,利用热管内的工质在蒸发和冷凝过程中实现换热。

它通常由一个密封的金属管组成,内部充满特定的工质,如水、氨或乙醇等。

热管换热器在许多领域都有广泛的应用,如空调、冷却系统、电子设备散热等。

热管换热器的工作原理可以简要概括为以下几个步骤:
1. 蒸发:热管的一端暴露在热源下,当热源升温时,工质在热管内部开始蒸发,从液态转变为蒸汽态。

这个过程吸收了热源释放的热能。

2. 相变传热:蒸汽沿着热管内部传输,并向冷端移动,同时带着吸收的热量。

这个过程类似于在热管内部形成气液两相的传热过程。

3. 冷凝:当蒸汽达到热管的冷端时,遇到低温表面,蒸汽开始冷凝成液体。

这个过程释放出之前吸收的热量。

4. 回流:冷凝后的液体工质通过毛细力和重力的作用返回到热源端,以完成循环。

在热源端,液体再次被加热,开始蒸发,循环再次进行。

通过这样的循环过程,热管换热器能够高效地将热量从热源端传递到冷端,并在过程中实现相变传热,提高了换热效率。

热管换热器的优点包括结构简单、无需外部动力、传热效率高等,因此被广泛应用于各种换热场合。

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一热管简介热管是近几十年发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。

其结构如图所示:热管的工作原理是:外部热源的热量,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,直至达到饱和蒸气压,此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。

在热管真空度达到要求的情况下,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(2) 产品参数说明项目技术参数热管长度> 100mm主体材料铜管毛细结构槽沟/烧结芯/丝网管工作介质冷媒设计工作温度30~200℃设计使用倾角> 5°传热功率50~1000w (根据实际产品规格型号) 热阻系数< 0.08℃/W (参考值)传热功率测试原理测试总体要求1)加热功率有功率调节仪控制输入;2)热管保持与水平台面α角度(根据具体应用定);3)管壁上监测点的温度变化在5min内小于0.5℃认为传热达到稳定状态,记录此时传热功率为最大传热功率。

热管工作原理

热管工作原理

热管工作原理热管是一种利用相变传热原理来实现高效热传递的热管装置。

它由内部充满工作介质的密封管道组成,工作介质在热管内部循环流动,以实现热量的传递。

热管通常由蒸发段、冷凝段和毛细管组成。

1. 蒸发段:蒸发段是热管中的热源部分,通常位于需要散热的热源表面。

当热源表面温度高于工作介质的饱和温度时,工作介质在蒸发段内蒸发。

蒸发过程中,工作介质吸收热量,从而降低蒸发段的温度。

2. 冷凝段:冷凝段是热管中的散热部分,通常位于需要散热的目标表面。

冷凝段与蒸发段之间通过毛细管相连。

当工作介质在蒸发段蒸发后,蒸汽会通过毛细管传输到冷凝段。

在冷凝段,蒸汽冷却并凝结成液体,释放出吸收的热量。

3. 毛细管:毛细管是连接蒸发段和冷凝段的狭窄通道,其内部直径通常在0.1-1毫米之间。

毛细管的作用是限制蒸汽在热管中的流动,使其只能通过毛细管的毛细力作用传输。

这种限制使得热管可以在重力作用下工作,无需借助外部泵浦。

热管的工作原理可以简述为:当蒸发段受热时,工作介质在蒸发段内蒸发,吸收热量并转化为蒸汽。

蒸汽通过毛细管传输到冷凝段,然后在冷凝段冷却并凝结成液体,释放出吸收的热量。

液体由重力作用返回到蒸发段,重新开始循环。

热管的工作原理基于相变传热原理,其热传递效率高、传热均匀且无需外部动力。

热管广泛应用于各种领域,如电子散热、空调制冷、航空航天等。

通过合理设计热管的结构和工作参数,可以实现高效的热传递和能量利用,提高系统的性能和可靠性。

总结起来,热管工作原理是利用工作介质在蒸发段和冷凝段之间循环流动,实现热量的传递。

它通过相变传热原理,高效、均匀地传递热量,无需外部动力,具有广泛的应用前景。

热管换热器的工作原理

热管换热器的工作原理

热管换热器的工作原理
热管换热器是一种高效的换热设备,它基于热管的工作原理进行热量传递。

热管由内部充满工作介质的密封管道组成,通常包括蒸发段、冷凝段和回流段。

热管换热器的工作过程可以概括为以下几个步骤:
1. 蒸发段:当加热源施加热量时,工作介质在蒸发段迅速蒸发。

蒸发段通常位于设备的热源一侧,蒸发过程产生大量的蒸汽。

2. 冷凝段:蒸发后的蒸汽会通过热管传输到冷凝段,在这个过程中,热管暴露在冷却介质中,从而使蒸汽冷凝,并释放出大量的热量。

3. 回流段:被冷凝的工作介质在冷凝段转变为液体,然后通过重力或毛细力回流到蒸发段,重新参与到蒸发过程中。

这种循环使得热管能够不间断地传递热量。

热管换热器的工作原理可以归结为两个基本原理:液体蒸发和冷凝过程的热量传递以及液体在热管内的回流。

相比传统的换热器,热管换热器具有许多优点。

首先,它具有高热传导效率和较低的热阻,能够有效提高热交换效果。

其次,热管换热器体积小、重量轻,适应性强,可以在各种复杂环境下工作。

此外,由于热管不需要外部能源供应,所以其能耗较低,运行成本也相对较低。

热管换热器在众多领域中广泛应用,包括电子设备散热、空调系统、工业生产设备等。

通过运用热管的工作原理,热管换热器能够在不同工况下高效稳定地完成热量传递,提高设备的能效和性能。

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一热管简介热管是近几十年发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。

其结构如图所示:condensation adiabatic section evaporationvapor flowcontainerliquid flow热管的工作原理是:外部热源的热量,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,直至达到饱和蒸气压,此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。

在热管真空度达到要求的情况下,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(2)产品参数说明(3)产品性能测试图例长厘700跡的真空退火管量大传储功率測试TOO6®SOO400S3002001W 图1长度700mm的真空退火管最大传热功率测试图2热管等温性测试曲线二热管技术的原理应用与发展热管传热利用了热传导原理与致冷介质的快速热传递性质,通过热管将发热物体的热量迅速传递到热源外。

10个换热实例

10个换热实例

the devel opme nt, is t he key to promoti ng the rule of law. The law may affect the efficiency of out of the path of deve lopme nt will be m ore smooth, won devel opme nt gains will be sustained, a nd end with greater efficiency. Lea ding cadres at all level s shoul d take the lead in re spe ct of law la w, a bide by, and actively fost er Socialist culture, actively promoti ng the field of multi-level governa nce accor ding t o law, gui de the masses and consciously abide by t he la w, failing t o find law, solve the problem by la w, i n accor dance wit h the law preva il. XXX admi nistration by law of leadi ng ca dres do not exist on t he rul e of la w, law enforceme nt, ca sual, and vow not t o invest ors, t he new scores and other turmoil. T hese im portant ex positions on my distri ct create g ood development e nvironme nt with highly targeted and gui dance, especially t he General Se cretary pointe d out that t he chaos in my area al so exist s to varying degree s, some eve n quite seri ous. Leadi ng ca dres at all l evels must improve t he development envir onme nt of rule of law as a fundamental task, a dhere t o the pr oblem oriente d, sol id and solve the probl ems in the constr uction of rule of law, to r ule the new effect for devel opme nt environment impr ovements. To hold "key minority". Leaders of this gr oup, although few i n num ber, but the effect is critical. If a local lea ders take the lead right a ccordi ng to law, i n accor dance with t he law, the local CPPCC fresh, pragmatic and efficient development e nvironme nt. Converse ly, if a local leaders of ignoring the la w, impunit y, not only t he political e nvironment will be destr oyed, will have seri ous implicati ons for the dev elopment envir onment. Now, some leadi ng ca dres la ck of awarene ss on the importance of lear ning, t hat learn or not does not matter. T hink efficie ncy is t oo low too m uch, act a ccor ding to t he pr oce dure, t han a n executive order getting al ong wit h. In deali ng with complex issues, often speak of "settling" and "done"; on the i ssue of handli ng letters and visits, like to spe ndmoney and buy stop a nd stable, but di sregard the law admi nistration, in accor dance wit h the la w, the r ulechain do l ong, a nd put scale big. To serve the devel opment of enterprises. Duocuo simulta neously impr oving se rvice efficie ncy, build better publi c servi ces platform, e nha nce w ork efficiency, initiative to hel p businesse s solve t he pr oject procedures, f ina nci ng loa ns, issue s such a s land-use a pproval, re duce operating costs, busine ss travel light and enha nce the confide nce t o overcome all kinds of difficulties a nd the Foundati on, real e ntrepre neuri al passion play entre preneurship, e nhance the internal v itality and creativity. SI XING an construction, prom oting the r ule of la w, tries to make the transformation of forest develo pment XI Ge neral Secretary stre sse d, to reinvig orate Nort heast China, optimize d devel opme nt environment is very im portant. E nvironm ent of rule of law most gather Moss, the most conducive t o devel opme nt. Improvi ng the lea ding cadres ' usi ng the method of th oug ht andthe rule of law Admini stration w ork, pr oblem-solving, t he ability to pr omote the devel opment, i s the key to promoti ng the r ule of law. T he law may affect the efficie ncy of out of the pat h of devel opme nt will be more sm ooth, won devel opme nt gains will b e sustaine d, and end wit h greater efficie ncy. Lea ding cadres at a ll levels should take t he lea d in respe ct of law la w, abi de by, a nd a ctively foster Socialist culture, actively promoti ng the fiel d of multi-l evel gover nance accor ding to la w, g uide t he masse s and consci ously abide by the law, faili ng to find law, solve t he pr obl em by law, in a ccordance with t he law prevail. XXX admi nistration by law of lea ding cadres do not exist on t he rule of law, la w enfor cement, casual, and vow not to i nvestors, the new score s and other turmoil. The se important expositions on my distri ct create g ood devel opme nt environment wit h hig hly targeted nd gui dance, e spe cially the Ge neral Secretary poi nted out that the chaos in my area also exists to varyi ng degre es,some eve n quite seri ous. Lea ding cadre s at all level s must impr ove the devel opment environment of rule of law a s a fundame ntal task, a dhere t o the problem ori ented, soli d and solve the problems i n the construction of rul e of la w, to r ule the new effect for devel opm ent e nvironment impr ovements. To hold "key minority". Lea ders of this group, although few in numbe r, but the effect is criti cal. If a l ocal l eaders take the lea d right a ccordi ng to la w, in a ccorda nce with t he la w, the l oca l CPPCC fresh, pragmatic a nd efficie nt devel opme nt envir onment. Conversel y, if a local lea ders of ignori ng the law, impunity, not only t he political environment w ill be destroye d, w ill have serious impl ications for t he development envir onme nt. Now, some l eadi ng ca dres la ck of aware ness on t he importance of lear ning, that lear n or not does not matter. Thi nk efficiency is too l ow too much, a ct according to t he pr oce dur e, t han an executive order getting al ong with. In dealing with complex i ssue s, ofte n speak of "settling" and "done"; on the i ssue of handli ng letters and visits, like to spe nd money and buy stop and stable, but disregard the law administration, i n accor dan ce with t he law, the rul一、套管换热器的原理及应用实例分析将先进的热管技术和热管换热设备应用于热能回收领域具有其他传统换热技术和设备无法比拟的独特优点,热管技术推动了热回收行业的技术进步,与此同时,热回收领域的许多难题及需要又反过来促进了热管技术、热管产业的发展。

热管的换热原理及其换热计算

热管的换热原理及其换热计算

热管的换热原理及其换热计算一热管简介热管是近几十年发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。

其结构如图所示:热管的工作原理是:外部热源的热量,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,直至达到饱和蒸气压,此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。

在热管真空度达到要求的情况下,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(2) 产品参数说明项目技术参数热管长度> 100mm主体材料铜管毛细结构槽沟/烧结芯/丝网管工作介质冷媒设计工作温度30~200℃设计使用倾角> 5°传热功率50~1000w (根据实际产品规格型号) 热阻系数< 0.08℃/W (参考值)传热功率测试原理测试总体要求1)加热功率有功率调节仪控制输入;2)热管保持与水平台面α角度(根据具体应用定);3)管壁上监测点的温度变化在5min内小于0.5℃认为传热达到稳定状态,记录此时传热功率为最大传热功率。

热管换热器计算

热管换热器计算

热管换热器计算热管换热器计算可用热平衡方程式进行计算,对于常温下使用的通风系统中的热管换热器的换热后温度,回收的冷热量也可用下列公式计算,由于公式采用的是显热计算,但实际热回收过程也发生潜热回收,因此计算值较实测值偏小,其发生的潜热回收可作为余量或保险系数考虑。

热管换热器的计算:1. 热管换热器的效率定义/t1- t3(1-1)式t1、t2——新风的进、出口温度(℃)t3——排风的入口温度(℃)2.热管换热器的设计计算一般已知热管换热器的新风和排风的入口温度t1和 t3,取新风量Lx与排风量L P 相等。

即 Lx= LP,新风和排风的出口温度按下列公式计算:t2=t1-η(t1-t3) (1-2)t4=t3+η(t1-t3) (1-3)t4——排风出口温度(℃)回收的热量Q (kW), 负值时为冷量:Q(kW)= Lx ρXCx(t2-t1)/3600 (1-4)式中 Lx——新风量( m3/h )ρx——新风的密度(kg/m3)(一般取1.2 kg/m3)C x ——新风的比热容,一般可取1.01kJ/ (kg ·℃ )。

η=t1-t 23.选用热管换热器时,应注意:1)换热器既可以垂直也可以水平安装,可以几个并联,也可以几个串联;当水平安装时,低温侧上倾5℃~7℃。

2)表面风速宜采用1.5 m/s~3.5m/s。

3)当出风温度低于露点温度或热气流的含湿量较大时,应设计冷凝水排除装置。

4)冷却端为湿工况时,加热端的效率η值应增加,即回收的热量增加。

但仍可按上述公式计算(增加的热量作为安全因素)。

需要确定冷却端(热气流)的终参数时,可按下式确定处理后的焓值,并按处理后的相对湿度为90%左右考虑。

h 2=h1-36Q/ L×ρ(1-5)式中 h1, h2——热气流处理前、后的焓值(kJ/kg);Q ——按冷气流计算出的回收热量(W); L ——热气流的风量(m3/h );ρ——热气流的密度(kg/m3)。

热管换热器计算范文

热管换热器计算范文

热管换热器计算范文一、热管换热器的基本原理热管是一种通过毛细管作用原理实现传热的设备。

它由一个密封的金属管壳和内部填充的工作介质组成。

当热管一个端子受热时,工作介质在其内部蒸发成蒸汽,并通过毛细管作用传输到冷端。

在冷端,蒸汽会凝结成液体,并通过毛细管作用返回到热端,形成一个循环。

这样,热能就从热端传输到冷端。

热管换热器的基本原理是利用热管的这种传热特性实现热交换。

当冷却介质从外部通过热管壳体流过时,冷却介质会吸收热管内部传来的热能,并带走。

同时,如果需要加热,可以通过加热介质在热管壳体外部流动,使热能传递到热管内部,再通过热管传递到被加热介质。

二、热管换热器的计算方法1.尺寸设计(1)热管长度的设计热管长度的设计需要考虑传热区的传热量和热管的传热能力。

一般来说,传热量越大,热管的长度就越长。

在设计中,可以通过传热面积和传热系数之间的关系来确定热管的长度。

(2)热管直径的设计热管直径的设计需要考虑热管内部液膜的稳定性和热传导的能力。

一般来说,热管直径越大,热管的热传导能力就越强。

在设计中,可以通过液膜厚度和热传导系数之间的关系来确定热管的直径。

(3)热管间距的设计热管间距的设计需要考虑传热区的总传热量和各热管之间的传热均匀性。

一般来说,传热量越大,热管间距就越小。

在设计中,可以通过传热面积和总传热量之间的关系来确定热管的间距。

2.传热量计算(1)传热面积的计算传热面积的计算需要考虑热管的外表面积和内部液膜的面积。

一般来说,传热面积越大,传热量就越大。

在计算中,可以通过热管的外径、长度和液膜厚度来确定传热面积。

(2)传热系数的计算传热系数的计算需要考虑流体的性质和流动情况。

一般来说,传热系数越大,传热量就越大。

在计算中,可以通过流体的传热能力、流速和温度差来确定传热系数。

(3)传热温差的计算传热温差的计算需要考虑热管的热源温度和冷却介质的温度。

一般来说,传热温差越大,传热量就越大。

在计算中,可以通过热源温度、冷却介质温度和热管的传热特性来确定传热温差。

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热管的换热原理及其换热计算一热管简介热管是近几十年发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。

其结构如图所示:热管的工作原理是:外部热源的热量,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,直至达到饱和蒸气压,此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。

在热管真空度达到要求的情况下,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(2) 产品参数说明项目技术参数热管长度> 100mm主体材料铜管毛细结构槽沟/烧结芯/丝网管工作介质冷媒设计工作温度30~200℃设计使用倾角> 5°传热功率50~1000w (根据实际产品规格型号) 热阻系数< 0.08℃/W (参考值)传热功率测试原理测试总体要求1)加热功率有功率调节仪控制输入;2)热管保持与水平台面α角度(根据具体应用定);3)管壁上监测点的温度变化在5min内小于0.5℃认为传热达到稳定状态,记录此时传热功率为最大传热功率。

(3) 产品性能测试图例图1 长度700mm的真空退火管最大传热功率测试图2 热管等温性测试曲线二热管技术的原理应用与发展热管传热利用了热传导原理与致冷介质的快速热传递性质,通过热管将发热物体的热量迅速传递到热源外。

采用热管技术使得散热器即便采用低转速、低风量电机,甚至不需风机,完全采用自冷方式,同样可以得到满意的散热效果,使得困扰风冷散热的噪音问题以及大功率电力模块散热问题得到良好解决,开辟了散热行业的新天地。

1.热管的基本工作原理1.1工作原理物体的吸热、放热是相对的,凡是有温度差存在的时候,就必然出现热从高温处向低温处传递的现象。

热传递有三种方式:辐射、对流、传导,其中热传导最快。

热管就是利用蒸发制冷,使得热管两端温度差很大,使热量快速传导。

一般热管由管壳、吸液芯和端盖组成。

热管内部被抽成负压状态,充入适当的液体,这种液体沸点低,容易挥发。

管壁有吸液芯,其由毛细多孔材料构成。

热管一端为蒸发段(简称热端),另外一端为冷凝段(简称冷端),当热管蒸发段受热时,毛细管中的液体迅速蒸发,蒸气在微小的压力差下流向另外一端,并且释放出热量,重新凝结成液体,液体再沿多孔材料靠毛细力的作用流回蒸发段,如此循环不止,热量由热管一端传至另外一端。

这种循环是快速进行的,热量可以被源源不断地传导开来。

1.2组成与工作过程典型的热管由管壳、吸液芯和端盖组成,将管内抽成1.3×(10-1---10-4)Pa的负压后充以适量的工作液体,使紧贴管内壁毛细多孔材料中的吸液芯充满液体后加以密封。

管的一端为蒸发段(加热段),另一端为冷凝段(冷却段),根据应用需要在两段中间可布置绝热段。

当热管的一端受热时毛细芯中的液体蒸发汽化,蒸汽在微小的压差下流向另一端,放出热量凝结成液体,液体再沿多孔材料靠毛细力的作用流回蒸发段。

如此循环不己,热量由热管的一端传至另—端。

热管在实现这一热量转移的过程中,包含了以下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流到冷凝段;(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的工作液体回流到蒸发段。

1.3工作条件图1热管管内汽-液交界面质量流、压力和温度沿管长的变化示意图图1表示了热管管内汽-液交界面形状,蒸气质量、流量、压力以及管壁温度Tw和管内蒸气温度Tv沿管长的变化趋势。

沿整个热管长度,汽-液交界处的汽相与液相之间的静压差都与该处的局部毛细压差相平衡。

热管正常工作的必要条件是△ Pc ≥△Pl +△ P v +△ Pg 其中△ Pc:毛细压头—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压力降△Pv,冷凝液体从冷凝段流回蒸发段的压力降△Pl,和重力场对液体流动的压力降△Pg(△Pg可以是正值,是负值或为零,视热管在重力场中的位置而定)。

2.热管的基本特性热管是依靠自身内部工作液体相变来实现传热的传热元件,具有以下基本特性。

2.1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。

与银、铜、铝等金属相比,单位重量的热管可多传递几个数量级的热量。

当然,高导热性也是相对而言的,温差总是存在的,可能违反热力学第二定律,并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,径向并无太大的改善(径向热管除外)。

2.2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冷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。

2.3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,即以较小的加热面积输入热量,而以较大的冷却面积输出热量,或者热管可以较大的传热面积输入热量,而以较小的冷却面积输出热量,这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。

2.4热流方向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。

此特点可用于宇宙飞船和人造卫星在空间的温度展平,也可用于先放热后吸热的化学反应容器及其他装置。

2.5热二极管与热开关性能热管可做成热二极管或热开关,所谓热二极管就是只允许热流向一个方向流动,而不允许向相反的方向流动;热开关则是当热源温度高于某一温度时,热管开始工作,当热源温度低于这一温度时,热管就不传热。

2.6恒温特性(可控热管)普通热管的各部分热阻基本上不随加热量的变化而变,因此当加热量变化时,热管各部分的温度亦随之变化。

近年来出现了另一种新型热管——可变导热管,使得冷凝段的热阻随加热量的增加而降低、随加热量的减少而增加,这样可使热管在加热量大幅度变化的情况下,蒸汽温度变化极小,实现温度的控制,这就是热管的恒温特性。

2.7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,以适应长距离或冲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)。

3.热管的分类由于热管的用途、种类和型式较多,再加上热管在结构、材质和工作液体等方面各有不同之处,故而对热管的分类也很多,常用的分类方法有以下几种。

(1)按照热管管内工作温度区分热管可分为:低温热管(—273---0℃)、常温热管(0—250℃)、中温热管[250---450℃)、高温热管(450一1000℃)等。

(2)按照工作液体回流动力区分热管可分为:有芯热管、两相闭式热虹吸管(又称重力热管)、重力辅助热管、旋转热管、电流体动力热管、磁流体动力热管、渗透热管等等。

(3)按管壳与工作液体的组合方式划分(这是一种习惯的划分方法)可分为:铜—水热管、碳钢—水热管、铜钢复合—水热管、铝—丙酮热管、碳钢—萘热管、不锈钢—钠热管等等。

(4)按结构形式区分可分为:普通热管、分离式热管、毛细泵回路热管、微型热管、平板热管、径向热管等。

(5)按热管的功用划分可分为:传输热量的热管、热二极管、热开关、热控制用热管、仿真热管、制冷热管等等。

4.热管的相容性及寿命热管的相容性是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,或有变化但不足以影响热管的工作性能。

相容性在热管的应用中具有重要的意义。

只有长期相容性良好的热管,才能保证稳定的传热性能,长期的工作寿命及工业应用的可能性。

碳钢-水热管正是通过化学处理的方法,有效地解决了碳钢与水的化学反应问题,才使得碳钢—水热管这种高性能、长寿命、低成本的热管得以在工业中大规模推广使用。

影响热管寿命的因素很多,归结起来,造成热管不相容的主要形式有以下三方面,即:产生不凝性气体,工作液体热物性恶化,管壳材料的腐蚀、溶解。

(1)产生不凝性气体:由于工作液体与热管材料发生化学反应或电化学反应,产生不凝性气体,在热管工作时,该气体被蒸汽流吹扫到冷凝段聚集起来形成气塞,从而使有效冷凝面积减小,热阻增大,传热性能恶化,传热能力降低甚至失效。

(2)工作液体物性恶化:有机工作介质在一定温度下,会逐渐发生分解,这主要是由于有机工作液体的性质不稳定,或与热管壳体材料发生化学反应,使工作介质改变其物理性能,如甲苯、烷、烃类等有机工作液体易发生该类不相容现象。

(3)管壳材料的腐蚀、溶解:工作液体在管壳内连续流动,同时存在着温差、杂质等因素,使管壳材料发生溶解和腐蚀,流动阻力增大,使热管传热性能降低。

当管壳被腐蚀后,引起强度下降,甚至引起管壳的腐蚀穿孔,使热管完全失效。

这类现象常发生在碱金属高温热管中。

5. 热管制造热管的主要零部件为管壳、端盖(封头)、吸液芯、腰板(连接密封件)四部分。

不同类型的热管对这些零部件有不同的要求。

(1)管壳热管的管壳大多为金属无缝钢管,根据不同需要可以采用不同材料,如铜、铝、碳钢、不锈钢、合金钢等。

管子可以是标准圆形,也可以是异型的,如椭圆形、正方形、矩形、扁平形、波纹管等。

管径可以从2mm到200mm,甚至更大。

长度可以从几毫米到l00米以上。

低温热管换热器的管材在国外大多采用铜、铝作为原料。

采用有色金属作管材主要是为了满足与工作液体相容性的要求。

(2)端盖热管的端盖具有多种结构形式,它与热管连接方式也因结构形式而异。

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