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太阳能热管工作原理
发布时间:2020-09-11 09:41:16 浏览次数:0

在众多的传热元件中,热管是人们所知的最有效的传热元件之一,它可将大量的热量通过其很小截面积远距离地传输而无需外加动力。国际上对热管技术的研究和应用是在20世纪60年代开始的。我国在这方面的研究起始于上世纪70年代,当时主要侧重的方向为电子器件冷却和空间飞行器上的应用。80年代初,我国的热管研究和开发重点转向节能和能源的合理利用,相继开发了热管气—气换热器、热管余热锅炉、高温热管蒸汽发生器等各类热管产品。由于碳钢—水重力热管的结构简单、价格低廉、制造方便、易于推广,使得此类热管得到了广泛的应用。

  随着科学技术的不断提高,热管研究和应用的领域也在不断拓宽。目前,热管及热管换热器已广泛应用于石油、化工、动力、冶金、建材、轻工等领域的高效传热设备,以及电子装置芯片冷却、笔记本电脑CPU冷却及电路控制板等的冷却。

  目前,除微型热管已批量化、大规模生产外,工业中余热回收用的热管换热器由于各种设备规模、大小、使用情况的不同,几乎每台设备都根据设备的工艺条件、现场情况设计、制造。

一、热管工作原理


  热管是一种具有高导热性能的传热元件,它通过在全封闭真空管壳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。由热管组成的热管换热器具有传热效率高、结构紧凑、流体阻损小、有利于控制露点腐蚀等优点。目前已广泛应用于冶金、化工、炼油、锅炉、陶瓷、交通、轻纺、机械等行业中,作为废热回收和工艺过程中热能利用的节能设备,取得了显著的经济效益。典型的重力热管如图所示,在密闭的管内先抽成真空,在此状态下充入适量工质,在热管的下端加热,工质吸收热量汽化为蒸汽,在微小的压差下,上升到热管上端,并向外界放出热量,凝结为液体。冷凝液在重力的作用下,沿热管内壁返回到受热段,并再次受热汽化,如此循环往复,连续不断的将热量由一端传向另一端。由于是相变传热,因此热管内热阻很小,热管的高导热能力与银、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,所以能以较小的温差获得较大的传热率,且结构简单,具有单向导热的特点,特别是由于热管的特有机理,使冷热流体间的热交换均在管外进行,这就可以方便地进行强化传热。此外,由于热管内部一般抽成真空,工质极易沸腾与蒸发,热管启动非常迅速。


  热管这种传热元件,可以单根使用,也可以组合使用,根据用户现场的条件,配以相应的流通结构组合成各种形式换热器,热管换热器具有传热效率高、阻力损失小、结构紧凑、工作可靠和维护费用少等多种优点,它在空间技术、电子、冶金、动力、石油、化工等各种行业都得到了广泛的应用。