热管及热管换热器..
热管与热管换热器设计基础
热管是一种利用液体的湿润性和蒸发冷却原理进行热传导的装置，具有高效、均匀、可控的热传导能力。
热管换热器则是利用热管进行热传导和热交换的换热设备。
以下是热管和热管换热器设计的基础知识：1.热管的工作原理：热管由内外壳体、工作流体和蒸汽管组成。
当热管的工作端加热时，内部的工作流体沸腾产生蒸汽，蒸汽通过蒸汽管传输到另一端，然后在冷却区域重新凝结为液态，液体通过液管回流到工作端。
这样，热量通过蒸汽和液体的相变传导实现了从热源到热汇的传递。
2.热管特性：热管具有高导热性、无需外部能源驱动、传热均匀、尺寸小巧等特点。
它可以将热源与热汇之间的温度差降低到很小的范围，实现高效的热传导。
3.热管换热器设计要点：●热管选择：根据具体应用需求选择合适的热管，考虑工作温度范围、导热性能、流体类型等因素。
●散热需求：确定需要传热的功率和温度差，以便选择合适的热管尺寸和数量。
●热管布局：考虑热源和热汇的位置关系，设计合适的热管布局，使热量能够有效传导到需要的位置。
●换热介质：选择合适的换热介质（如空气、水、液体等），确定流体的流速和换热方式（对流、辐射等）。
●结构设计：考虑热管的结构材料、密封性、耐腐蚀性等因素，确保热管换热器的稳定性和可靠性。
4.热管换热器的应用：热管换热器广泛应用于电子设备散热、航天器热控、工业生产过程中的热回收等领域。
它在提高换热效率、降低设备体积和重量方面具有重要的作用。
总而言之，热管和热管换热器的设计基础包括热管工作原理、热传导特性、热管选择、散热需求、热管布局、换热介质选择以及结构设计等方面。
这些基础知识是设计高效热管换热器的关键。
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。
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。
热管及热管换热器
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。
*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做为蒸发段，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器及其他装置。
*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
热管内质量流、压力和温度分布
热管液汽分界面的形状
（a）管起动前的液—汽交界面 （b）热管工作时的液—汽交界面 （c）吸液芯内液—汽界面参数
热管工作过程动画
注意：热管中的水会
因为内部低压而在100℃ 以下就沸腾蒸发。
热量散失
水蒸汽流 水蒸汽冷凝
热量输入 液态水蒸发 液体由于重力 或吸附力回流
4 两相闭式热虹吸管——重力热管、热虹吸管
热管的工作液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。工作液体还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。工作液还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。
2.2 热管的三个区段的划分 * 根据热管外部热交换情况分：加热段、绝热段、冷却段 * 根据热管内部工质传热传质情况分：蒸发段、绝热段、冷 凝段
7 总结热管的重要特点
*高导热性——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，不可能违反热 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。
热管换热器管理制度
热管换热器管理制度一、总则为了规范热管换热器的管理，提高设备的运行效率和安全性，保障生产工艺的稳定性，保护设备和人员的安全，特制定本管理制度。
二、适用范围本管理制度适用于所有使用热管换热器的生产工艺和设备，管理范围包括但不限于设备的安装、运行、检修和维护等方面。
三、管理机构1. 单位领导负责热管换热器的管理工作，设立专门的设备管理部门或由安全、生产、设备等部门共同负责。
2. 设备管理部门主要负责热管换热器的日常管理、维护、检修等工作，配合生产部门做好设备的保养和维修工作。
四、热管换热器的安装1. 热管换热器的安装必须符合相关的安全法规和标准，由专业人员进行施工。
2. 安装前需对设备进行验收，检查设备的外观、接口、管路等，保证设备的完好性。
五、热管换热器的运行1. 运行前必须进行设备的预热，确保设备内部的介质温度稳定。
2. 设备运行期间，操作人员要定期检查设备的运行状态，保证设备的正常运转。
3. 设备运行中若出现异常情况，需要及时停机检修，以保证设备的安全和稳定运行。
六、热管换热器的检修1. 设备的日常检修工作由设备管理部门负责，需要定期进行设备的清洁、润滑、紧固和检查等工作。
2. 定期对设备进行全面的检修，包括对设备内部的管路、接口、密封等进行检查和维修，确保设备的正常运行。
3. 检修期间需对设备进行标识和隔离，禁止非相关人员接触设备，以确保检修工作的安全性和有效性。
七、热管换热器的维护1. 设备的维护工作需严格按照设备维护手册进行，包括对设备的各个部位进行定期的检查和维护。
2. 维护工作应定期进行，维修和更换设备的易损件，保证设备的完好性和正常运行。
八、安全管理1. 在设备运行期间，需对设备进行安全风险评估，采取相应的安全措施，以确保设备的安全运行。
2. 需对设备操作人员进行安全培训，提高操作人员的安全意识和应急处理能力。
九、突发事件处理1. 设备在运行过程中出现异常情况或意外事故时，需立即停机并做好相应的应急处理，避免事故的扩大。
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。
热管换热器节能的原因
热管换热器节能的原因
热管换热器相比传统换热器具有一些节能优势，具体原因如下：
1.高换热效率：热管换热器采用热管作为换热元件，热管内部充满工作介质，可以实现高效的传热。
由于其内部工作介质的回流和再循环，热管换热器能够以更高的速度实现换热，从而提高了能量利用率。
2.传热距离短：采用热管换热器可以减少传热距离，因为热管可以将热量快速传递到需要的位置，减少了热能传输的损失。
3.少量流体：传统换热器需要较大的流体量来进行换热，而热管换热器只需要很少的流体就能实现高效的换热。
这意味着更少的流体泵送能耗和处理成本。
4.节省能源：由于热管换热器能够以更高的效率进行换热，并且需要较少的流体量，从而可以实现节约能源的效果。
热管换热器具有高效的传热性能，可以减少传热距离、使用少量流体以及节省能源，因此在许多工业和商业应用中被广泛采用以实现节能环保的目的。
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。
热管换热器及设计计算
冷流体4.9t/h 进口温度70℃ 出口温度135℃
热流体速度 0.8m/s
冷流体速度 1.5m/s
螺旋板式换热器板宽 0.3m
? 设计结果
换热面积 8.4m2
螺旋通道长度 14m
THANKS
? 翅片材料-低碳钢 焊接方式-高频焊接
? 光管外径0.032m 热管内径0.027m
? 热管全长2m
翅片高度0.015m
主要设计步骤
? 计算传热量、空气流出口温度和对数平均 温差
? 确定引风面积、迎风面管排数 ? 求总传热系数 ? 求加热侧总传热面积、热管换热器根数 ? 求换热器纵深方向排数 ? 求流体通过热管换热器的压力降
? 常规设计计算法与常规间壁式换热器相似 将热管群看成是一块热阻很小的“间
壁”，热流体通过“间壁”的一侧不断冷却， 冷流体通过“间壁”的另一侧不断被加热。
主要原始数据
? 排烟烟气流量4507m3/h 温度240-260℃
? 预热空气流量3800m3/h
进口温度20℃ 出口温度160-170℃
? 热管工质-水 管壳材料-20号锅炉无缝钢管
主要内容
? 热管介绍 ? 热管换热器分类 ? 热管换热器设计计算 ? 热管技术的应用 ? 螺旋板换热器介绍 ? 螺旋板换热器设计计算
热管的介绍
? 热管一般由管壳、毛细多孔材料 吸液芯和工作介质组成。
? 在蒸发段吸热热量气化成气体； ? 在冷凝段放出气化潜热热凝结成
液体； ? 在工业利用中，工作介质依靠重
螺旋板式换热器较多采用液 -液换热。
螺旋板式换热器分类
1、按流动方式分 ? 逆流型 ? 错流型 ? 混合型 2、按焊接方式分 ? “Ⅰ”型 螺旋体端面全部焊
热管式换热器工作原理
热管式换热器工作原理
热管式换热器是用来转换热量的设备。
它通过可靠的物理接触，
可以将流经其中的冷热流体的温度差转换为有效的传热量。
热管式换
热器的基本工作原理是将两个不同温度的流体进行热交换。
在管路中，冷热流体分别进入上部和下部的两个室，流量的大小和温度的不同密
切相关。
这样，当温热的流体流经热管，其热能被传递到冷流体中，
冷流体接受了热能，其温度会随之升高。
同样，当冷流体流经热管时，其温度也会随之降低，温热的流体则可以继续从上部室得到热能。
在传热单元中，冷热流体分别由上部室和下部室流入，并在换热
器壁上交换温度。
换热器壁上的冷热差热量会阻碍流体的流动，在一
定程度上减慢流体的流速，减少潜热的损失。
同时，热管式换热器的
物理构型和结构也有助于减少热量的损失。
两侧流体在换热器中的反
复往复运动，有效地实现了传热过程，使冷热流体的温度差得到控制
和调节，最终达到热能转换效果。
热管式换热器具有以下优点：结构紧凑，安装和拆卸简便；操作
可靠，耗能低；使用温差低，温差高可以获得较好的高热量效果；具
有传热效率高，不需要额外的加热设备；热能转换效率高，温度变化
范围广等优点。
因此，热管式换热器深受工业市场的欢迎，得到了广
泛的应用。
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。
热管换热器设计说明书
第一章热管及热管换热器的概述热管是一种具有极高导热性能的新型传热元件，它通过在全封闭真空管内的液体的蒸发与凝结来传递热量，它利用毛吸作用等流体原理，起到良好的制冷效果。
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、温度可控制等特点。
将热管散热器的基板与晶闸管等大功率电力电子器件的管芯紧密接触，可直接将管芯的热量快速导出。
热管传热技术于六十年代初期由美国的科学家发明[1]，它是利用封闭工作腔内工质的相变循环进行热量传输，因而具有传输热量大及传输效率高等特点。
随着热管制造成本的降低，尤其是九十年代前后随着水碳钢热管相容性问题的解决，热管凭借其巨大的传热能力，被广泛应用于石油、化工、食品、造纸、冶金等领域的余热回收系统中。
热管气-气换热器是最能体现热管优越性的热管换热器产品，它正在逐步取代传统的管壳式换热器。
热管气-气换热器是目前应用最广泛的一种气-气换热器。
我国的能源短缺问题日趋严重，节能已被提到了重要的议事日程。
大量的工业锅炉和各种窑炉、加热炉所排放的高温烟气，用热管气-气换热器进行余热回收，所得到的高温空气可用于助燃或干燥，因此应用前景非常广阔。
据有关报道称，我国三分之二的能源被锅炉吞噬，而我国工业锅炉的实际运行效率只有65%左右，工业发达国家的燃煤工业锅炉运行热效率达85%，因此，提高工业锅炉的热效率，节能潜力十分巨大。
如果我国锅炉的热效率能够提高10%，节约的能耗则相当于三峡水库一年的发电量，做好工业锅炉及窑炉的节能工作对节约能源具有十分重要的意义[2~6]。
利用热管气-气换热器代替传统的管壳式气-气换热器，一方面,能够大大提高预热空气进入炉内的温度，降低烟气温度，从而大大提高锅炉的热效率；另一方面，热管气-气换热器运行压降非常小，有时甚至不需要增加引风机等设备，从而使得运行费用大大降低。
热管及其应用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。
各种换热器工作原理和特点,值得收藏
各种换热器工作原理和特点，值得收藏一、换热器1、U形管式换热器每根管子都弯成U形，固定在同一侧管板上，每根管可以自由伸缩，也是为了除去热应力。
性能特点：（1）优点此类换热器的特点是管束可以自由伸缩，不会因管壳之间的温差而产生热应力，热补偿性能好；管程为双管程，流程较长，流速较高，传热性能较好；承压本领强；管束可从壳体内抽出，便于检修和清洗，且结构简单，造价便宜。
（2）缺点是管内清洗不便，管束中心部分的管子难以更换，又因最内层管子弯曲半径不能太小，在管板中心部分布管不紧凑，所以管子数不能太多，且管束中心部分存在间隙，使壳程流体易于短路而影响壳程换热。
此外，为了弥补弯管后管壁的减薄，直管部分需用壁较厚的管子。
这就影响了它的使用场合，仅宜用于管壳壁温相差较大，或壳程介质易结垢而管程介质清洁及不易结垢，高温、高压、腐蚀性强的情形。
2、沉浸式蛇管换热器沉浸式蛇管换热器以蛇形管作为传热元件的换热器，是间壁式换热器种类之一。
依据管外流体冷却方式的不同，蛇管式换热器又分为沉浸式和喷淋式。
（1）优点这是一种古老的换热设备。
它结构简单，制造、安装、清洗和维护和修理便利，便于防腐，能承受高压，价格低廉，又特别适用于高压流体的冷却、冷凝，所以现代仍得到广泛应用。
（2）缺点由于容器体积比管子的体积大得多、笨重、单位传热面积金属耗量多，因此管外流体的表面传热系数较小。
为提高传热系数，容器内可安装搅拌器。
3、列管式换热器冷流体走管内，热流体经折流板走管外，冷、热流体通过间壁换热。
性能特点：列管式换热器的结构比较简单、紧凑、造价便宜，但管外不能机械清洗。
此种换热器管束连接在管板上，管板分别焊在外壳两端，并在其上连接有顶盖，顶盖和壳体装有流体进出口接管。
通常在管外装置一系列垂直于管束的挡板。
同时管子和管板与外壳的连接都是刚性的，而管内管外是两种不同温度的流体。
因此，当管壁与壳壁温差较大时，由于两者的热膨胀不同，产生了很大的温差应力，以至管子扭弯或使管子从管板上松脱，甚至毁坏换热器。
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。
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热管的工作特性
对于普通热管，其液体和蒸汽循环的主 要动力是毛细材料和液体结合所产生的毛细 力。假设热管中沿蒸发段蒸发率是均匀的， 沿冷凝段冷凝率也是均匀的，则其质量流率、 压力分布、温度分布及弯月面曲率的分布如 右上图所示。 在蒸发段内，由于液体不断蒸发，使汽液 分界面缩回到管芯里，即向毛细孔一侧下陷， 使毛细结构的表面上形成弯月形凹面。而在 冷凝段，蒸汽逐渐凝结的结果使液汽分界面 高出吸液芯，故分界面基本上呈平面形状， 即界面的曲率半径为无穷大(见右上图上部 及右下图)。曲率半径之差提供了使工质循 环流动的毛细驱动力(循环压头)，用以克服 循环流动中作用于工质的重力、摩擦力以及 动量变化所引起的循环阻力。
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
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
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。
5 热管分类
按照热管管内工作温度分： 低温热管(-273～0℃)、常温热管(0～250℃)、中温热管(250～450℃)、 高温热管(450～1000℃)。 按照工作液体回流动力分： 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。 按管壳与工作液体的组合方式分： 铜-水热管、碳钢-水热管、铝-丙酮热管、碳钢-萘热管、不锈钢-钠热管。 按结构形式分: 普通热管、分离式热管、毛细泵回路管、微型热管、平板热管、径向热管 按热管的功用分: 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
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
余热锅炉原理
• 图19－1是一台余热锅炉的结构示意图， 从图中可以看出产汽的过程。
• 烟气，经烟道到余热锅炉入口，烟气自下而上流动，流经过热器、 两组蒸发器和省煤器，最后排入烟囱。排烟温度约为100－220℃， 烟气温度从380/330℃降到排烟温度，所放出的热量用来使水变成 蒸汽。进入余热锅炉的给水，其温度约为42—126℃左右，先进 入上部的省煤器，水在省煤器内吸收热量使水温上升，水温升到 略低于汽包压力下的饱和温度，就离开省煤器进入汽包。进入汽 包的水与汽包内的饱和水混合后，沿汽包下方的下降管分别进入 两组蒸发器，在蒸发器内的水吸热开始产汽，通常是只有一部份 水变成汽，所以在蒸发器管内流动的是汽水混合物。汽水混合物 离开蒸发器进入汽包上部。在汽包内装有汽水分离设备，可以把 汽和水分开，水落到汽包内水空间，而蒸汽从汽包顶部出来到过 热器。在过热器内吸收热量，使饱和蒸汽变成过热蒸汽。根据产 汽过程有三个阶段，对应的应该要有三个受热面，即省煤器、蒸 发器和过
热管内质量流、压力和温度分布
热管液汽分界面的形状
（a）管起动前的液—汽交界面 （b）热管工作时的液—汽交界面 （c）吸液芯内液—汽界面参数
热管工作过程动画
注意：热管中的水会
因为内部低压而在100℃ 以下就沸腾蒸发。
热量散失
水蒸汽流 水蒸汽冷凝
热量输入 液态水蒸发 液体由于重力 或吸附力回流
4 两相闭式热虹吸管——重力热管、热虹吸管
热管的工作液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。工作液体还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。工作液还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。
2.2 热管的三个区段的划分 * 根据热管外部热交换情况分：加热段、绝热段、冷却段 * 根据热管内部工质传热传质情况分：蒸发段、绝热段、冷 凝段
热管及热管换热器
2 热管工作原理
2.1 热管的组成（典型热管）管壳、吸液芯、工质
热管：是一种传热性极好的人工 构件，常用的热管由三部分组成： 主体为一根封闭的金属管（管 壳），内部空腔内有少量工作介 质（工作液）和毛细结构（管 芯），管内的空气及其他杂物必 须排除在外。热管工作时利用了 三种物理学原理：
• 与有芯热管的区别在于冷凝液回流的机理不同 • 热虹吸管是依靠冷凝液自身重力回流 • 有芯热管是依靠毛细抽吸力使冷凝液回流 • • • • • • • ① 重力热管的特点：
பைடு நூலகம்
* 不需要吸液芯，制作简单，成本低廉 * 减少了吸液芯本身产生的热阻， ——具有良好的传热性能 * 一切由吸液芯引起的故障，均可避免， ——工作可靠