三維熱管

中溫?zé)峁芎?jiǎn)介

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(lái)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) 。

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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 。

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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(zhǎng)期有效地服役于其工作溫度范圍,從而提高其使用壽命 。

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由于熱管是通過工作介質(zhì)的相變吸熱和放熱來(lái)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(jiǎn)單、重 量輕、無(wú)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 。

中溫?zé)峁苎芯繗v史

熱管原理最早由美國(guó)人R.S.高格勒 (RichardSlechrist Gaugler) 于1942年提出。1964年美國(guó)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(jiǎn)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(lái)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(guó)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 。

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℃。

通常來(lái)說(shuō)除規(guī)則形狀的加熱管外都可稱為異型加熱管,具體來(lái)說(shuō),形狀有Z型,W型,螺旋狀等,這樣可以充分地增加加熱管在有效空間內(nèi)的發(fā)熱功率.達(dá)到更好的使用效果,