热管及其性能测试20页
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位置／cm 0 15 30 45 60 75
温度／℃
3. 比较铜管与热管的传热效率
首先通电加热使加热器中的水沸腾，然 后将铜管（材料为紫铜，尺寸与热管相同） 放入加热器中并固定，把与倒入热管冷凝器 相同质量m的水倒入铜管冷凝器中。t1时刻用 温度计测量冷凝器中水的温度T1，t2时刻用温 度计再次测量冷凝器中水的温度T’2（t1到t2的 时间间隔取为30分钟），比较T2和T’2就可以 得到的工作原理，你能设计出怎样采 用热管利用烟筒中烟尘热量的方案吗？
【实验总结】
热管的种类很多，普通的热管是有管芯的 热管。它是利用液体的表面张力使冷凝液回流 到蒸发端的。同学们有兴趣，可参阅有关资料。
这是一个定性半定量实验，因为没有计算 热管在空气中散热。
比较实验表明：
【实验目的】
• 1.了解热管的基本结构与工作原理。 • 2.掌握热管性能的测试方法，热电偶测温。 • 3.了解热管的应用。
【热管原理】
热管结构如图 所示，是由管壳、管 芯（用于冷凝液回流） 和工质组成的真空封 闭系统。
重力热管的制作和工作原理：封闭的管内
先抽真空，使内压达到1.3×10-3～1.3×10-4Pa
• 1. 热管传热效率高。热管与铜管（形状、尺 寸、管材完全相同）。热源温度相同（沸水
99℃），冷凝用初始温度相同（室温）。经
实验传热效率比较，热管是铜管的40倍。 • 2. 热管基本上是等温体。加热30分钟后，热
管表面温度靠近热源处为80℃，靠近冷凝器 处为70℃。温差不大。
热管的应用
热管的应用十分广泛。根据热管的特性对 热管的应用举两个例子。 1、热管的一个重要特性是传热效率高
【实验内容】
1. 测量热管的传热功率 首先通电加热使加热器中的水沸腾，然后
将热管蒸发端放入加热器中，并垂直固定于支 架上，将质量为m的水倒入冷凝器中。t1时刻 用温度计测量冷凝器中水的温度T1。热管把热 量由底端（加热器）传到顶端（冷凝器），使 冷凝器中的水被加热。t2时刻用温度计再次测 量冷凝器中水的温度T2。
左右，在此状态下充入少量水（管内容积的十分 之一左右）。热管下部的蒸发端被加热后，液体 因吸收热量而汽化为蒸汽。在微小压差作用下蒸 汽流向热管上部的冷凝端，并向外界释放出热量 后凝结成液体。该液体在重力作用下沿热管内壁 回流到蒸发端，并再次吸热汽化，此过程无限循 环完成传热。由于是相变传热，因此热管热阻很 小，其传热效率很高。另外由于管内工质处于饱 和状态，因此热管几乎是在等温下传递热量。
注：t1到t2的时间间隔取为30分钟，不计散热。
热管的平均传热功率 P 为
P Cm(T2 T1) t2 t1
其中C为水的比热容。 冷凝器温度不同，则传热功率不同，上
式给出的是t1到t2的时间间隔内热管的平均传 热功率。
2. 测量热管的等温性 采用热电偶和检流计测量热管外壁的温
度分布（热电偶已定标）。沿热管外壁由下 向上每间隔15cm为热电偶的一个触点，另 一个触点置于加热器的水中。记录各触点的 温度填入表中。画出温度分布曲线图。实验 表明，热管外壁每个触点的温度差别很小， 热管除两端外近似一个等温体。
此外，还可以通过比较使热管和 铜管冷凝器中的水温达到相同温度所 需时间的差别，对铜管与热管的传热 效率进行比较。
【注意事项】
• 1. 安装热管时应尽量保持垂直。 • 2. 热管为真空封闭系统，应注意避免磕碰以
防漏气。 • 3. 通电加热后，热管温度很高，应注意防止
烫伤。 • 4. 检流计的线圈和悬丝很精细，应注意保护，
利用这一特点工业上可以用于节能减排、 废热的回收与利用。利用热管回收烟筒中烟的 热量，是把热管组放在烟筒中，回收烟尘的热 量给水加热。加热后的水可作为锅炉的预热水 或居民供暖，加以利用。
2、热管的另一重要特性是等温性
拉平温度是与热源和冷源分开的特点紧密 相关的。由于热管是趋向于在均匀温度下运行 的，因此可用它来减小物体不均匀加热区之间 的温度梯度。热管的这一特性应用到人造卫星 上。人造卫星是一部分向阳，而一部分背阴， 温差很大。把热管装在卫星上，可以使其阳面 和阴面的温度趋于均匀。
热管是一种利用工质相变进行热量传递 的高效传热器件，其传热效率和输热能力是 一般传热器件的100～1000倍，被誉为热的 “超导体”，具有导热性好、结构简单、工 作可靠、温度均匀等优点，可用于传热、变 换热通量以及热控制等方面。用热管制成的 换热器结构紧凑、体积小、重量轻、传热温 差小、使用寿命长，已广泛应用在航天技术、 电子电器、能源动力、运输、化工、轻工、 冶金等领域。
热管的基本特性是：
• 1. 相变传热，极高的传热效率；热阻极小， 当量导热系数极高；
• 2. 灵活多变的结构形式及型体尺寸；蒸发端 和冷凝端可以分隔很远；
• 3. 具有很好的等温表面；输入输出的热流密 度可以变化。
【实验装置】
实验装置如图所示， 包括支架、热管（管壳 材料为紫铜，内径为 3.5cm，壁厚为0.3cm， 长为110cm，工质为 水）、加热器（电热水 杯）、冷凝器、热电偶 和检流计等。
你能设计出应用 热管回收烟筒中 烟尘的热量吗？
谢谢！
谢谢！
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3. 比较铜管与热管的传热效率
首先通电加热使加热器中的水沸腾，然 后将铜管（材料为紫铜，尺寸与热管相同） 放入加热器中并固定，把与倒入热管冷凝器 相同质量m的水倒入铜管冷凝器中。t1时刻用 温度计测量冷凝器中水的温度T1，t2时刻用温 度计再次测量冷凝器中水的温度T’2（t1到t2的 时间间隔取为30分钟），比较T2和T’2就可以 得到的工作原理，你能设计出怎样采 用热管利用烟筒中烟尘热量的方案吗？
【实验总结】
热管的种类很多，普通的热管是有管芯的 热管。它是利用液体的表面张力使冷凝液回流 到蒸发端的。同学们有兴趣，可参阅有关资料。
这是一个定性半定量实验，因为没有计算 热管在空气中散热。
比较实验表明：
【实验目的】
• 1.了解热管的基本结构与工作原理。 • 2.掌握热管性能的测试方法，热电偶测温。 • 3.了解热管的应用。
【热管原理】
热管结构如图 所示，是由管壳、管 芯（用于冷凝液回流） 和工质组成的真空封 闭系统。
重力热管的制作和工作原理：封闭的管内
先抽真空，使内压达到1.3×10-3～1.3×10-4Pa
• 1. 热管传热效率高。热管与铜管（形状、尺 寸、管材完全相同）。热源温度相同（沸水
99℃），冷凝用初始温度相同（室温）。经
实验传热效率比较，热管是铜管的40倍。 • 2. 热管基本上是等温体。加热30分钟后，热
管表面温度靠近热源处为80℃，靠近冷凝器 处为70℃。温差不大。
热管的应用
热管的应用十分广泛。根据热管的特性对 热管的应用举两个例子。 1、热管的一个重要特性是传热效率高
【实验内容】
1. 测量热管的传热功率 首先通电加热使加热器中的水沸腾，然后
将热管蒸发端放入加热器中，并垂直固定于支 架上，将质量为m的水倒入冷凝器中。t1时刻 用温度计测量冷凝器中水的温度T1。热管把热 量由底端（加热器）传到顶端（冷凝器），使 冷凝器中的水被加热。t2时刻用温度计再次测 量冷凝器中水的温度T2。
左右，在此状态下充入少量水（管内容积的十分 之一左右）。热管下部的蒸发端被加热后，液体 因吸收热量而汽化为蒸汽。在微小压差作用下蒸 汽流向热管上部的冷凝端，并向外界释放出热量 后凝结成液体。该液体在重力作用下沿热管内壁 回流到蒸发端，并再次吸热汽化，此过程无限循 环完成传热。由于是相变传热，因此热管热阻很 小，其传热效率很高。另外由于管内工质处于饱 和状态，因此热管几乎是在等温下传递热量。
注：t1到t2的时间间隔取为30分钟，不计散热。
热管的平均传热功率 P 为
P Cm(T2 T1) t2 t1
其中C为水的比热容。 冷凝器温度不同，则传热功率不同，上
式给出的是t1到t2的时间间隔内热管的平均传 热功率。
2. 测量热管的等温性 采用热电偶和检流计测量热管外壁的温
度分布（热电偶已定标）。沿热管外壁由下 向上每间隔15cm为热电偶的一个触点，另 一个触点置于加热器的水中。记录各触点的 温度填入表中。画出温度分布曲线图。实验 表明，热管外壁每个触点的温度差别很小， 热管除两端外近似一个等温体。
此外，还可以通过比较使热管和 铜管冷凝器中的水温达到相同温度所 需时间的差别，对铜管与热管的传热 效率进行比较。
【注意事项】
• 1. 安装热管时应尽量保持垂直。 • 2. 热管为真空封闭系统，应注意避免磕碰以
防漏气。 • 3. 通电加热后，热管温度很高，应注意防止
烫伤。 • 4. 检流计的线圈和悬丝很精细，应注意保护，
利用这一特点工业上可以用于节能减排、 废热的回收与利用。利用热管回收烟筒中烟的 热量，是把热管组放在烟筒中，回收烟尘的热 量给水加热。加热后的水可作为锅炉的预热水 或居民供暖，加以利用。
2、热管的另一重要特性是等温性
拉平温度是与热源和冷源分开的特点紧密 相关的。由于热管是趋向于在均匀温度下运行 的，因此可用它来减小物体不均匀加热区之间 的温度梯度。热管的这一特性应用到人造卫星 上。人造卫星是一部分向阳，而一部分背阴， 温差很大。把热管装在卫星上，可以使其阳面 和阴面的温度趋于均匀。
热管是一种利用工质相变进行热量传递 的高效传热器件，其传热效率和输热能力是 一般传热器件的100～1000倍，被誉为热的 “超导体”，具有导热性好、结构简单、工 作可靠、温度均匀等优点，可用于传热、变 换热通量以及热控制等方面。用热管制成的 换热器结构紧凑、体积小、重量轻、传热温 差小、使用寿命长，已广泛应用在航天技术、 电子电器、能源动力、运输、化工、轻工、 冶金等领域。
热管的基本特性是：
• 1. 相变传热，极高的传热效率；热阻极小， 当量导热系数极高；
• 2. 灵活多变的结构形式及型体尺寸；蒸发端 和冷凝端可以分隔很远；
• 3. 具有很好的等温表面；输入输出的热流密 度可以变化。
【实验装置】
实验装置如图所示， 包括支架、热管（管壳 材料为紫铜，内径为 3.5cm，壁厚为0.3cm， 长为110cm，工质为 水）、加热器（电热水 杯）、冷凝器、热电偶 和检流计等。
你能设计出应用 热管回收烟筒中 烟尘的热量吗？
谢谢！
谢谢！
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