中文名 | 鈉熱管 | 外文名 | sodium heat pipe |
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成功工作時(shí)間 | 1963年 | 國????家 | 美國 |
領(lǐng)????域 | 能源 | 學(xué)????科 | 熱力學(xué) |
殼體材料
聲限速
吸液芯所需克服的液柱靜壓頭
選取絲網(wǎng)數(shù)目
最大毛細(xì)力
吸液芯的滲透率
吸液芯截面積
吸液芯的層數(shù)
氣控?zé)峁軆?nèi)工質(zhì)為高純鈉。為了滿足高溫要求以及與工質(zhì)相容性原則,并保證熱管的強(qiáng)度、剛度和抗腐蝕性,筒體材料采用耐高溫不銹鋼。為了保證熱管的性能,筒體內(nèi)壁及溫度計(jì)阱均覆蓋不銹鋼絲網(wǎng)。熱管上部外側(cè)伸出的支管與氣路連接,支管上部外表面安裝冷卻水套。熱管加熱爐分上下兩段,采用鎳鉻爐絲繞制 。上下爐分別用島電SR23和FP23溫控模塊控制,控溫精度為0.1℃。
鈉熱管是指以液態(tài)金屬鈉作為工作介質(zhì)的高溫?zé)峁?。液態(tài)金屬鈉具有許多優(yōu)點(diǎn),如在高溫下具有很好的穩(wěn)定性,飽和蒸汽壓低,汽化潛熱高,導(dǎo)熱性好 。自1963年美國的Los-ATlOS科學(xué)實(shí)驗(yàn)室的Grover和他的同事們 首次報(bào)道了鈉熱管成功地工作以來,鈉熱管的究與應(yīng)用都取得了很大進(jìn)展。在航天國防、新能源、核工業(yè)、冶金、化工、石油化工、水泥、陶瓷等工業(yè)中都有著許多重要的應(yīng)用。隨著研究工作的深入,鈉熱管具有廣闊的應(yīng)用前景本試驗(yàn)主要是對(duì)一鈉熱管進(jìn)行性能測試,研究其工程應(yīng)用的可行性,為鈉熱管工程實(shí)際應(yīng)用提供參考數(shù)。
從熱力學(xué)的角度看,為什么熱管會(huì)擁有如此良好的導(dǎo)熱能力呢?物體的吸熱、放熱是相對(duì)的,凡是有溫度差存在的時(shí)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:輻射、對(duì)流、傳導(dǎo),其中熱傳導(dǎo)最快。...
發(fā)熱管,深圳發(fā)熱管,發(fā)熱管價(jià)格,發(fā)熱管規(guī)格,發(fā)熱管型號(hào),發(fā)熱管類型,發(fā)熱管廠家,發(fā)熱管工廠?
不銹鋼發(fā)熱管 【壹】發(fā)熱管是一種管狀會(huì)發(fā)熱的電熱元件。按材質(zhì)分可分為金屬管,玻璃管,陶瓷管, 【⑻】碳纖維管,硅膠管等。 [1]? 金屬管狀電熱元件(發(fā)熱管)是以金屬管為 【玖】外殼(包括不銹鋼、紫銅...
通過室內(nèi)試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)水蒸氣、二氧化碳和碳?xì)浠衔锸恰拔廴尽眾A層真空度的主要因素。因此,對(duì)高真空隔熱管加熱除氣進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)。試驗(yàn)表明,應(yīng)用加熱除氣工藝可以提高隔熱夾層內(nèi)抽真空的質(zhì)量和速度,并使夾層內(nèi)的真...
鈉熱管測試試驗(yàn)裝置與測試系統(tǒng)
鈉熱管由不銹鋼材料制成,直徑為25mm,熱管總長為100mm,管內(nèi)有吸液芯,并有中心管,充液量為90g蒸發(fā)段長度為570mm,絕熱段長度為210mm,冷凝段長度為220mm,。鈉熱管測試的試驗(yàn)裝置,如圖《實(shí)驗(yàn)裝置》所示 。
該系統(tǒng)的加熱爐為一硅碳棒的爐最絕熱熱管是一種利用封閉在管內(nèi)的介質(zhì)反復(fù)進(jìn)行物理相變來傳遞熱量的高效傳熱元件(裝置)。以鈉為工質(zhì),工作溫度在750K以上的熱管稱為高溫鈉熱管,鈉熱管經(jīng)常應(yīng)用在航天、民用工業(yè)和國防工業(yè)等領(lǐng)域。
鈉熱管在其應(yīng)用過程中將遇到這樣的問題:即在起動(dòng)過程中,由于鈉的蒸汽壓較低。鈉熱管很容易由于流體質(zhì)量和速度的不斷增加,而在其加熱段出口流體流動(dòng)速度達(dá)到聲速。在此情況下,流體流動(dòng)所能攜帶的熱量達(dá)到極限,即熱管的聲速限。這時(shí)即使改變冷卻段的冷卻速率,鈉熱管所能傳遞的熱量也不會(huì)增加。以前,美國等一些國家的科學(xué)家對(duì)鈉熱管的聲速已進(jìn)行了一些研究。
1965年,Cotter把蒸汽的軸向流動(dòng)視為不可壓縮層流流動(dòng)。且在一維情況下進(jìn)行研究。
1968年,Levy EKZ對(duì)蒸汽模型進(jìn)行了改進(jìn),把蒸汽流作為可壓縮的一維流動(dòng)進(jìn)行研究,給出 的結(jié)論是:利用干飽和理想氣體模型計(jì)算聲速限可以得到較為理想的結(jié)果。1971年Busse CACa除了考慮蒸汽流動(dòng)參數(shù)的軸向變化以外,還考慮了它的徑向變化。Busse將蒸汽的狀態(tài)用干飽和理想氣體方程來描述;同時(shí)根據(jù)所研究熱管的加熱段比較短這一情況,假設(shè)加熱段的蒸汽是等溫的。
我國研制成功氣控鈉熱管系統(tǒng)
日前,我國首套擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的氣控鈉熱管系統(tǒng)在中國計(jì)量科學(xué)研究院研制成功,并通過國家質(zhì)檢總局組織的專家鑒定。這標(biāo)志著我國掌握了氣控鈉熱管研制的關(guān)鍵技術(shù) 。
氣控?zé)峁芗夹g(shù)主要應(yīng)用在航天飛行器如太空空間站、航天飛機(jī)內(nèi)邵溫度的準(zhǔn)確控制,以及溫度計(jì)量領(lǐng)域高精度的溫度復(fù)現(xiàn)。氣控鈉熱管在600℃一1000℃能夠提供均勻、穩(wěn)定的溫度環(huán)境,在溫度計(jì)量領(lǐng)域用來校準(zhǔn)高溫鉑電阻溫度計(jì)和熱電偶、研究ITS-9n國際溫標(biāo)的非唯一性和非一致性、以及絕熱量熱法復(fù)現(xiàn)ITS-9n國際溫標(biāo)的銀、鋁凝固點(diǎn),顯著提高固定點(diǎn)的復(fù)現(xiàn)水平。 僅有意大利、法國和加拿大開展了此方面研究。中國計(jì)量科學(xué)研究院于2nm年開展了氣控鈉熱管的研究,自主建立了我國首套擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的氣控鈉熱管系統(tǒng),氣控鈉熱管的研究也取得了突破性進(jìn)展。
據(jù)課題負(fù)責(zé)人、中國計(jì)量科學(xué)研究院副研究員閏小克介紹,國際上通行的控制方案是“壓力控制與功率相結(jié)合”,而課題組提出“高精度壓力控制和溫度控制相結(jié)合”的新控制策略,實(shí)現(xiàn)了氣控鈉熱管高準(zhǔn)確度的溫度復(fù)現(xiàn),可顯著提高氣控鈉熱管溫度均勻性和穩(wěn)定性技術(shù)指標(biāo)。
在111250Pa動(dòng)態(tài)控壓時(shí),氣控鈉熱管溫度計(jì)阱內(nèi)垂直溫度場均勻性及穩(wěn)定性分別為±0.16mK和±0.21 mK,技術(shù)指標(biāo)達(dá)到了國際領(lǐng)先水平。此前國際上公開發(fā)表的氣控鈉熱管溫度均勻性與穩(wěn)定性的技術(shù)指標(biāo)的最高水平,是意大利計(jì)量院的±0.5mK.利用氣控鈉熱管開展準(zhǔn)絕熱法復(fù)現(xiàn)ITS-90國際溫標(biāo)銀、鋁凝固點(diǎn)的前沿研究,可進(jìn)一步提高我國ITS-90國際溫標(biāo)的復(fù)現(xiàn)水平,保證溫度量值的國際等效性和國內(nèi)溫度量值的準(zhǔn)確傳遞。
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建立了熱管散熱位置優(yōu)化模型,計(jì)算了散熱系數(shù)和散熱面積,并與試驗(yàn)值進(jìn)行了對(duì)比。
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簡要介紹了熱管的工作原理以及熱管技術(shù)中的核心部件——多孔毛細(xì)芯的幾種結(jié)構(gòu)形式、多孔毛細(xì)芯的制造方法。簡要介紹了熱管在現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用,著重介紹了其在電子電器、航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用。展望了熱管及技術(shù)的發(fā)展前景。
利用封閉在管內(nèi)的特定工質(zhì)反復(fù)進(jìn)行物理相變或化學(xué)反應(yīng)來傳遞熱量的一種導(dǎo)熱性極好的傳熱器件 。中溫?zé)峁軗Q熱器內(nèi)中溫段熱管一般選萘或N-甲基吡咯烷酮為其管內(nèi)工質(zhì) 。
依工作溫度范圍的不同,熱管可以分成深冷、低溫、中溫和高溫等幾種:
(1) 深冷熱管: 工作溫度范圍為0~200K,工作介質(zhì)可用純化學(xué)元素物質(zhì),如氦、氬、氮、氧等,或化合物,如乙烷、氟利昂等。
(2) 低溫?zé)峁埽?工作溫度范圍為200~550K,工作介質(zhì)可用氟利昂、氨、酒精、丙酮、水及有機(jī)物。
(3) 中溫?zé)峁埽?工作溫度范圍為550~750K,工作介質(zhì)有導(dǎo)熱姆、萘、水銀等。
(4) 高溫?zé)峁埽?工作溫度在750K以上,工作介質(zhì)為鉀、鈉、鋰、鉛、銀等液態(tài)金屬 。
影響熱管壽命的因素很多,但主要是熱管的不相容性。造成熱管不相容的主要形式有以下三個(gè)方面:產(chǎn)生不凝性氣體;工作液體性質(zhì)惡化;管套材料的腐蝕、溶解。通過合理選擇熱管的管材、工作液體、吸液芯結(jié)構(gòu)等可使熱管長期有效地服役于其工作溫度范圍,從而提高其使用壽命 。
由于熱管是通過工作介質(zhì)的相變吸熱和放熱來傳遞熱量,并可在管中充少量惰性氣體,通過壓力變化以調(diào)節(jié)冷凝段的傳熱面積,因此熱管具有以下特性;①高的傳熱能力;②高的等溫性;③具有變換熱流密度的能力;④具有恒溫特性 (可控?zé)峁? 。
貼近管內(nèi) 壁處裝有由多孔材料構(gòu)成的毛細(xì)結(jié)構(gòu),稱為“吸液芯”,管中則充入少量液態(tài)工質(zhì)(如水、普通制冷劑、液態(tài)金屬鈉、鋰等)。當(dāng)其一端受熱而另一端被冷卻時(shí),液態(tài)工質(zhì)便在蒸發(fā)段中蒸發(fā),產(chǎn)生的蒸汽經(jīng)絕熱段流向另一端后,被冷凝成液體同時(shí)放出汽化潛熱,而凝結(jié)液通??山杳?細(xì)作用重新滲回加熱端。如此循環(huán)不已,從而將熱量不斷地從加熱端傳至冷卻端。熱管兩端都發(fā)生物質(zhì)的相變,相應(yīng)的對(duì)流換熱熱阻均甚小,故在同樣大小溫度差下所傳遞 的熱量可比相同尺寸的銅棒大數(shù)十 至數(shù)千倍。熱管不僅構(gòu)造簡單、重 量輕、無噪音、可變換熱流密度、充入適量惰性氣體后可自動(dòng)控制溫度,而且管內(nèi)不同截面上的溫度相差不大,有良好的等溫性,因而具有多方面的用途 。
熱管原理最早由美國人R.S.高格勒 (RichardSlechrist Gaugler) 于1942年提出。1964年美國科學(xué)家G.M.格羅弗 (George Maurice Grover)等獨(dú)立地提出并制造了類似的元件,取名為“熱管”,并首先用于航天飛行器。70年代為了將熱管技術(shù)用于地面工業(yè),發(fā)展了不用毛細(xì)多孔材料而利用重力使液體從冷凝端流回蒸發(fā)端,從而簡化了結(jié)構(gòu),降低了成本。熱管中的毛細(xì)多孔材料除去,將蒸發(fā)段置于冷凝段的下方即成重力熱管或稱閉式兩相熱虹吸管 。熱管的概念是本世紀(jì)40年代提出的,60年代初制成了第1個(gè)實(shí)用熱管。由于它顯示出極高的導(dǎo)熱特性引起了普遍地重視,熱管問世不久便在電子、宇航等領(lǐng)域被用來冷卻電子元件、電機(jī)轉(zhuǎn)子等發(fā)熱元器件,并在回收余熱、預(yù)熱空氣、貯存能量和給水等節(jié)能領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。目前,熱管的理論日臻完善;它在許多方面的實(shí)際應(yīng)用表明,熱管技術(shù)是很有發(fā)展前途的 。
我國70年代初開始制造熱管,并收到了較好的節(jié)能效果。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,這種高效傳熱的設(shè)備、器件必定在許多工藝過程中得到更廣泛的應(yīng)用 。
國外最早的高溫?zé)峁鼙粦?yīng)用于空間技術(shù)上。1970年美國RCA首次用100根高溫?zé)峁芘懦梢粋€(gè)寬65 cm,高108 cm的方陣,制成了一種空間輻射器,這種熱管輻射器可帶走50 kW熱量,能減輕因流星損傷而引起的載熱體的泄漏。后來高溫?zé)峁荛_始逐漸向其他領(lǐng)域不斷滲透。
我國高溫?zé)峁艿膽?yīng)用研究始于1978年,中國科學(xué)院力學(xué)研究所首次成功地研制成功了外延爐等溫?zé)峁?,采用高溫鈉熱管作為等溫元件,用于半導(dǎo)體材料生產(chǎn)中的一種摻雜工藝,使這種管式爐的等溫精度從原來的± 0.1℃提高到±(0.02~ 0.03)℃,等溫性能獲得了很好的改進(jìn),爐子的使用壽命也明顯提高。
低壓鈉燈的工作蒸氣壓不超過幾個(gè)帕。低壓鈉燈的放電輻射集中在589.0納米和589.6納米的兩條雙D譜線上,它們非常接近人眼視覺曲線的最高值(555納米),故其發(fā)光效率極高,目前已達(dá)到200流每瓦(lm/W),成為各種電光源中發(fā)光效率最高的節(jié)能型光源。
低壓鈉燈是利用低壓鈉蒸氣放電發(fā)光的電光源,在它的玻璃外殼內(nèi)涂以紅外線反射膜,是光衰較小和發(fā)光效率最高的電光源。低壓鈉燈發(fā)出的是單色黃光,用于對(duì)光色沒有要求的場所,但它的“透霧性”表現(xiàn)得非常出色,特別適合于高速公路、交通道路、市政道路、公園、庭院照明,能使人清晰地看到色差比較小的物體。低壓鈉燈也是替代高壓汞燈節(jié)約用電的一種高效燈種,應(yīng)用場所也在不斷擴(kuò)大。
低鈉燈sodium,lamp利用鈉蒸氣放電產(chǎn)生可見光的電光源。鈉燈又分低壓鈉燈和高壓鈉燈。低壓鈉燈的工作蒸氣壓不超過幾個(gè)帕。低壓鈉燈的放電輻射集中在589.0納米和589.6納米的兩條雙D譜線上, 它們非常接近人眼視覺曲線的最高值(555納米),故其發(fā)光效率極高,已達(dá)到200流每瓦(lm/W),成為各種電光源中發(fā)光效率最高的節(jié)能型光源。高壓鈉燈的工作蒸氣壓大于0.01兆帕高壓鈉燈是針對(duì)低壓鈉燈單色性太強(qiáng),顯色性很差,放電管過長等缺點(diǎn)而研制的。
低壓鈉燈與常用光源相比,節(jié)電可達(dá)70%以上。由于低壓鈉燈的發(fā)光管密封在高真空并涂有紅外線反射膜的玻璃殼中,它的發(fā)光效率基本不受部環(huán)境溫度的影響,其輻射光譜純正、穩(wěn)定、無雜散光,該波長光線透霧性強(qiáng),再配上優(yōu)質(zhì)的多功能電子鎮(zhèn)流器,使低壓鈉燈更易于使用在各種電源條件下,尤其適合太陽能路燈、隧道照明及高原高寒等特殊環(huán)境地區(qū)使用。該種燈是發(fā)光效率最高的燈具。
低壓鈉燈,是利用低壓鈉蒸氣(工作蒸氣壓不超過幾個(gè)帕)放電產(chǎn)生可見光的電光源,發(fā)明于1930年。低壓鈉燈系統(tǒng)具有光效高,溫升低,重量輕,自身功耗小,功率因數(shù)大等特點(diǎn),可以最大限度的提高低壓鈉燈的光效。低壓鈉燈輻射單色黃光,顯色性一般,適用于照度要求高但對(duì)顯色性無要求的照明場所,如高速公路、高架鐵路、公路、隧道、橋梁、港口、堤岸、貨場、建筑物標(biāo)記以及各類建筑物安全防盜照明。由于黃色光透霧性強(qiáng),該燈也適宜于多霧區(qū)域的照明。因此,太陽能低壓鈉燈系統(tǒng)是應(yīng)用于太陽能照明領(lǐng)域的最佳選擇。
高壓鈉燈的工作蒸氣壓大于0.01兆帕。高壓鈉燈是針對(duì)低壓鈉燈單色性太強(qiáng),顯色性很差,放電管過長等缺點(diǎn)而研制的。高壓鈉燈又分普通型(標(biāo)準(zhǔn)型),其發(fā)光效率為130lm/W,顯色指數(shù)Ra=25;改進(jìn)型,其發(fā)光效率為75lm/W,顯色指數(shù)Ra=60;高顯色型,其發(fā)光效率為45~60lm/W,顯色指數(shù)Ra=80~85。產(chǎn)生的是黃光。
高壓鈉燈是由半透明的多晶氧化鋁(PCA)陶瓷電弧管,外泡殼,金屬支架,消氣劑和燈頭組成。電弧管為核心元件,內(nèi)充汞,鈉和惰性氣體。放電時(shí),內(nèi)部的鈉蒸氣壓力為10-100kPa。
高壓鈉燈具有發(fā)光效率高,耗電少,壽命長,透霧強(qiáng)和不誘蟲等特點(diǎn)。主要有普通型,高顯色型,高光效型,低汞型,農(nóng)用型等。鈉燈的長壽命,高光通,高光效,透霧性能佳等特性,常用于道路照明,泛光照明,廣場照明等。
高壓鈉燈使用時(shí)發(fā)出金白色光,具有發(fā)光效率高、耗電少、壽命長、透霧能力強(qiáng)和不誘蟲等優(yōu)點(diǎn)。廣泛應(yīng)用于道路、高速公路、機(jī)場、碼頭、船塢、車站、廣場、街道交匯處、工礦企業(yè)、公園、庭院照明及植物栽培。高顯色高壓鈉燈主要應(yīng)用于體育館、展覽廳、娛樂場、百貨商店和賓館等場所照明。2100433B