熱管(熱管式換熱器)

什么是熱管？

熱管是依靠自身內部工作液體相變實現(xiàn)傳熱的一種傳熱元件，它利用工質的蒸發(fā)與冷凝來傳遞熱量，不需要外加動力而工質自行循環(huán)。通過吸收熱量熱管內部的工質由蒸發(fā)段向上不停地運輸，到上部冷凝段放熱后，冷凝液靠自身的重力回流到蒸發(fā)段。

熱管以其很高的導熱性，優(yōu)良的等溫性，熱流密度的可變性等特性，被廣泛應用于集中供熱等諸多領域。

熱管在太陽熱水器上分單臂熱管式真空管和雙臂熱管式真空管。

單臂熱管的結構外管為玻璃，內管直接使用熱管，內外管之間抽成真空以絕熱，吸收膜在翅片上，比較直觀，一下就能看見熱管。熱管管殼金屬與玻璃外管熱壓真空封接，但成本價格高。

雙臂熱管內管用玻璃，內管外表面涂以選擇性吸收涂層，外管熱管也用玻璃，內外管玻璃抽成真空，熱管與玻璃真空管黏接，這種熱管太陽吸收率可達95%以上，而紅外輻射可小于0.03，因此可以得到較高的工作溫度，而且經(jīng)濟實惠，價格低廉，可以大力推廣。

熱管的基本簡介

熱管（heat pipe）技術以前被廣泛應用在宇航、軍工等行業(yè)，自從被引入散熱器制造行業(yè)，使得人們改變了傳統(tǒng)散熱器的設計思路，擺脫了單純依靠高風量電機來獲得更好散熱效果的單一散熱模式，采用熱管技術使得散熱器即便采用低轉速、低風量電機，同樣可以得到滿意效果，使得困擾風冷散熱的噪音問題得到良好解決，開辟了散熱行業(yè)新天地。現(xiàn)在常見于cpu的散熱器上。
從熱力學的角度看，為什么熱管會擁有如此良好的導熱能力呢？物體的吸熱、放熱是相對的，凡是有溫度差存在的時候，就必然出現(xiàn)熱從高溫處向低溫處傳遞的現(xiàn)象。從熱傳遞的三種方式來看（輻射、對流、傳導），其中對流傳導最快。熱管是利用介質在熱端蒸發(fā)后在冷端冷凝的相變過程（即利用液體的蒸發(fā)潛熱和凝結潛熱），使熱量快速傳導。一般熱管由管殼、吸液芯和端蓋組成。熱管內部是被抽成負壓狀態(tài)，充入適當?shù)囊后w，這種液體沸點低，容易揮發(fā)。管壁有吸液芯，其由毛細多孔材料構成。熱管一端為蒸發(fā)端，另外一端為冷凝端，當熱管一端受熱時，毛細管中的液體迅速汽化，蒸氣在熱擴散的動力下流向另外一端，并在冷端冷凝釋放出熱量，液體再沿多孔材料靠毛細作用流回蒸發(fā)端，如此循環(huán)不止，直到熱管兩端溫度相等（此時蒸汽熱擴散停止）。這種循環(huán)是快速進行的，熱量可以被源源不斷地傳導開來。

熱管的基本特性

熱管是依靠自身內部工作液體相變來實現(xiàn)傳熱的傳熱元件，具有以下基本特性。 熱管的形狀可隨熱源和冷源的條件而變化，熱管可做成電機的轉軸、燃氣輪機的葉片、鉆頭、手術刀等等，熱管也可做成分離式的，以適應長距離或沖熱流體不能混合的情況下的換熱；熱管既可以用于地面（重力場），也可用于空間（無重力場）。
左圖表示了熱管管內汽-液交界面形狀，蒸氣質量流量，壓力以及管壁溫度 T w 和管內蒸氣溫度 T v 沿管長的變化趨勢.沿整個熱管長度，汽-液交界處的汽相與液相之間的靜壓差都與該處的局部毛細壓差相平衡。
△ Pc（毛細壓頭—是熱管內部工作液體循環(huán)的推動力，用來克服蒸汽從蒸發(fā)段流向冷凝段的壓力降
△ Pv，冷凝液體從冷凝段流回蒸發(fā)段的壓力降
△Pl和重力場對液體流動的壓力降（△Pg可以是正值，是負值或為零，視熱管在重力場中的位置而定）。
因此，△ Pc ≥ △Pl +△ P v +△ Pg是熱管正常工作的必要備件。
由于熱管的用途、種類和型式較多，再加上熱管在結構、材質和工作液體等方面各有不同之處，故而對熱管的分類也很多，常用的分類方法有以下幾種：
⑴按照熱管管內工作溫度區(qū)分熱管可分為低溫熱管（—273－－－0℃）、常溫熱管（0—250℃）、中溫熱管[250－－－450℃）、高溫熱管(450一1000℃）等。
[2)按照工作液體回流動力區(qū)分熱管可分為有芯熱管、兩相閉式熱虹吸管（又稱重力熱管）、重力輔助熱管、旋轉熱管、電流體動力熱管、磁流體動力熱管、滲透熱管等等。
⑶按管殼與工作液體的組合方式劃分（這是一種習慣的劃分方法）可分為銅—水熱管、碳鋼。水熱管、銅鋼復合—水熱管、鋁—丙酮熱管、碳鋼·榮熱管、不銹鋼．鈉熱管等等。
⑷按結構形式區(qū)分可分為普通熱管、分離式熱管、毛紉泵回路熱管、微型熱管、平板熱管、徑向熱管等。
⑸按熱管的功用劃分可分為傳輸熱量的熱管、熱二極管、熱開關、熱控制用熱管、仿真熱管、制冷熱管等等。

熱管由什么組成的？

熱管是在航天器熱控制中應用的一種有效的傳熱元件。它具有極高熱導效果，一般由管殼、管芯和工質（工作介質）組成。1942年美國R.S.高勒提出了熱管的概念。1963年美國G.M.格羅弗發(fā)明熱管，此后熱管的研究和應用得到迅速發(fā)展。1967年，美國第一次把一根“水—不銹鋼”熱管裝在衛(wèi)星上，進行了空間飛行試驗，次年首次應用于“測地衛(wèi)星”。從此熱管在航天器熱控制中的應用日益廣泛。中國在1976年12月發(fā)射的返回型人造衛(wèi)星上首次應用了熱管。

什么是熱管？

熱管是一種高效傳熱元件。把一支金屬管的兩端密封起來，向管內注入適量的工作液，抽成真空，就形成一支熱管。當熱源對其一端加熱時，工作液吸熱而汽化，蒸汽在壓差作用下，高速流向另一端，向冷源放出潛熱而凝結，凝結液體從冷源返回至熱源，如此循環(huán)，就把熱量不斷從熱源傳至冷源。

熱管的工作原理是什么

原理

在加熱熱管的蒸發(fā)段，管芯內的工作液體受熱蒸發(fā)，并帶走熱量，該熱量為工作液體的蒸發(fā)潛熱，蒸汽從中心通道流向熱管的冷凝段，凝結成液體，同時放出潛熱，在毛細力的作用下，液體回流到蒸發(fā)段。這樣，就完成了一個閉合循環(huán)，從而將大量的熱量從加熱段傳到散熱段。

當加熱段在下，冷卻段在上，熱管呈豎直放置時，工作液體的回流靠重力足可滿足，無須毛細結構的管芯，這種不具有多孔體管芯的熱管被稱為熱虹吸管。熱虹吸管結構簡單，工程上廣泛應用。

擴展資料：

一、基本工作

典型的熱管由管殼、吸液芯和端蓋組成，將管內抽成1·3×（10負1－10負4）Pa的負壓后充以適量的工作液體，使緊貼管內壁的吸液芯毛細多孔材料中充滿液體后加以密封。

管的一端為蒸發(fā)段（加熱段），另一端為冷凝段（冷卻段），根據(jù)應用需要在兩段中間可布置絕熱段。當熱管的一端受熱時毛紉芯中的液體蒸發(fā)汽化，蒸汽在微小的壓差下流向另一端放出熱量凝結成液體，液體再沿多孔材料靠毛細力的作用流回蒸發(fā)段。

如此循環(huán)不己，熱量由熱管的一端傳至另—端。熱管在實現(xiàn)這一熱量轉移的過程中，包含了以下六個相互關聯(lián)的主要過程：

（1）熱量從熱源通過熱管管壁和充滿工作液體的吸液芯傳遞到（液－汽）分界面；

（2）液體在蒸發(fā)段內的（液－汽）分界面上蒸發(fā)；

（3）蒸汽腔內的蒸汽從蒸發(fā)段流到冷凝段；

（4）蒸汽在冷凝段內的汽·液分界面上凝結：

（5）熱量從（汽－液）分界面通過吸液芯、液體和管壁傳給冷源：

（6）在吸液芯內由于毛細作用使冷凝后的工作液體回流到蒸發(fā)段。

二、熱管分類

由于熱管的用途、種類和型式較多，再加上熱管在結構、材質和工作液體等方面各有不同之處，故而對熱管的分類也很多，常用的分類方法有以下幾種。

1、溫度區(qū)分

按照熱管管內工作溫度區(qū)分，熱管可分為低溫熱管（-273 － 0℃）、常溫熱管（0－250℃）、中溫熱管（250－450℃）、高溫熱管（450－1000℃）等。

2、回流動力區(qū)分

按照工作液體回流動力區(qū)分，熱管可分為有芯熱管、兩相閉式熱虹吸管（又稱重力熱管）、重力輔助熱管、旋轉熱管、電流體動力熱管、磁流體動力熱管、滲透熱管等等。

3、組合方式劃分

按管殼與工作液體的組合方式劃分，（這是一種習慣的劃分方法）可分為銅—水熱管、碳鋼—水熱管、銅鋼復合—水熱管、鋁—丙酮熱管、碳鋼·榮熱管、不銹鋼·鈉熱管等等。

4、結構形式區(qū)分

按結構形式區(qū)分，可分為普通熱管、分離式熱管、毛細泵回路熱管、微型熱管、平板熱管、徑向熱管等。

5、功用劃分

按熱管的功用劃分，可分為傳輸熱量的熱管、熱二極管、熱開關、熱控制用熱管、仿真熱管、制冷熱管等等。

參考資料：百度百科—熱管原理