热管的换热原理及其换热计算.doc

热管得换热原理及其换热计算ﻩ一热管简介热管就是近几十年发展起来得一种具有高导热性能得传热元件,热管最早应用于航天领域,时至今日,已经从航天、航天器中得均温与控温扩展到了工业技术得各个领域,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、起毛细管作用得通道、以及传递热能得工质构成,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、冷凝段与绝热段。其结构如图所示:热管得工作原理就是:外部热源得热量,通过蒸发段得管壁与浸满工质得吸液芯得导热使液体工质得温度上升;液体温度上升,液面蒸发,直至达到饱与蒸气压,此时热量以潜热得方式传给蒸气。蒸发段得饱与蒸汽压随着液体温度上升而升高。在压差得作用下，蒸气通过蒸气通道流向低压且温度也较低得冷凝段，并在冷凝段得气液界面上冷凝,放出潜热。放出得热量从气液界面通过充满工质得吸液芯与管壁得导热,传给热管外冷源。冷凝得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。绝热段得作用除了为流体提供通道外,还起着把蒸气段与冷凝段隔开得作用，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得情况下，热管得传热能力主要取决于热管吸液芯得设计。根据热管得不同应用场合，我公司设计有多种不同得热管吸液芯，包括：轴向槽道吸液芯、丝网吸液芯与烧结芯等。基于热管技术得相变传热原理、热管结构得合理设计以及专业可靠得品质保证,多年实践证明,我公司生产得热管及热管组件正逐渐迈向越来越广阔得市场。(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)管壁上监测点得温度变化在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得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得原理应用与发展热管传热利用了热传导原理与致冷介质得快速热传递性质,通过热管将发热物体得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,同样可以得到满意得散热效果,使得困扰风冷散热得噪音问题以及大功率电力模块散热问题得到良好解决,开辟了散热行业得新天地。1、热管得基本工作原理1、1工作原理物体得吸热、放热就是相对得,凡就是有温度差存在得时候，就必然出现热从高温处向低温处传递得现象。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、吸液芯与端盖组成。热管内部被抽成负压状态,充入适当得液体,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,毛细管中得液体迅速蒸发,蒸气在微小得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得作用流回蒸发段,如此循环不止，热量由热管一端传至另外一端。这种循环就是快速进行得，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得热管由管壳、吸液芯与端盖组成,将管内抽成1.3×(10－1－-－1０-4)Pａ得负压后充以适量得工作液体,使紧贴管内壁毛细多孔材料中得吸液芯充满液体后加以密封。管得一端为蒸发段（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。当热管得一端受热时毛细芯中得液体蒸发汽化,蒸汽在微小得压差下流向另一端,放出热量凝结成液体,液体再沿多孔材料靠毛细力得作用流回蒸发段。如此循环不己,热量由热管得一端传至另—端。热管在实现这一热量转移得过程中，包含了以下六个相互关联得主要过程:(1）热量从热源通过热管管壁与充满工作液体得吸液芯传递到（液－-汽)分界面;ﻫ(2)液体在蒸发段内得（液－－汽）分界面上蒸发;(3)蒸汽腔内得蒸汽从蒸发段流到冷凝段;ﻫ(4)蒸汽在冷凝段内得汽-－液分界面上凝结;(5)热量从(汽－－液)分界面通过吸液芯、液体与管壁传给冷源；(6)在吸液芯内由于毛细作用使冷凝后得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、压力与温度沿管长得变化示意图图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与管内蒸气温度Ｔv沿管长得变化趋势。沿整个热管长度,汽-液交界处得汽相与液相之间得静压差都与该处得局部毛细压差相平衡。热管正常工作得必