热管的传热极限

热管的几种传热极限：

毛细极限：指热管由于吸液芯结构为工作介质循环提供的毛细压力的限制而导致的传热极限。

携带极限：当热管内部的蒸汽速度足够高时，液—汽交界面存在的剪切力可能将吸液芯表面的液体撕裂将其带入蒸汽流从而导致蒸发区干涸。

沸腾极限：指热管蒸发段由于径向热流或者管壁温度变得非常高而在吸液芯中液体生存气泡时的最大传热量。

冷凝极限：指由冷凝段的传热能力所制约的热管的传热极限。

声速极限：热管内部的蒸汽流动，由于惯性力的作用，在蒸发段出口处蒸汽速度可能达到声速或超声速而出现阻塞现象，此时的最大传热量被称为声速极限。

黏性极限：蒸汽的压力由于黏性力的作用不断降低，热管的传热量随着冷凝段蒸汽压力的不断降低而增大，最终热管传热量在蒸汽压力位于冷凝段的末端时降为零而达到极限。

连续流动极限：对于小热管以及工作温度很低的热管，热管内部的蒸汽流动可能处于自由分子状态或者稀薄、真空状态，在这种情况下，由于不能获得连续的蒸汽流，热管的传热能力将受到限制，热管的这种传热极限即为连续流动极限。

冷冻启动极限：指热管在从冷冻状态启动的过程中，从蒸发段流来的蒸汽可能在绝热段或冷凝段再次冷凝而耗尽蒸发段流来的工作介质，导致蒸发段干涸，热管无法正常启动工作时的最大传热量。

热管的换热原理及其换热计算

热管的换热原理及其换热计算 一热管简介 热管是近几十年发展起来的一种具有高导热性能的传热元件，热管最早应用于航天领域，时至今日，已经从航天、航天器中的均温和控温扩展到了工业技术的各个领域，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、起毛细管作用的通道、以及传递热能的工质构成，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、冷凝段和绝热段。其结构如图所示： 热管的工作原理是：外部热源的热量，通过蒸发段的管壁和浸满工质的吸液芯的导热使液体工质的温度上升；液体温度上升，液面蒸发，直至达到饱和蒸气压，此时热量以潜热的方式传给蒸气。蒸发段

的饱和蒸汽压随着液体温度上升而升高。在压差的作用下，蒸气通过蒸气通道流向低压且温度也较低的冷凝段，并在冷凝段的气液界面上冷凝，放出潜热。放出的热量从气液界面通过充满工质的吸液芯和管壁的导热，传给热管外冷源。冷凝的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。绝热段的作用除了为流体提供通道外，还起着把蒸气段和冷凝段隔开的作用，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的情况下，热管的传热能力主要取决于热管吸液芯的设计。根据热管的不同应用场合，我公司设计有多种不同的热管吸液芯，包括：轴向槽道吸液芯、丝网吸液芯和烧结芯等。基于热管技术的相变传热原理、热管结构的合理设计以及专业可靠的品质保证，多年实践证明，我公司生产的热管及热管组件正逐渐迈向越来越广阔的市场。 (1) 产品展示

(2) 产品参数说明

(3) 产品性能测试图例 图1 长度700mm的真空退火管最大传热功率测试 图2 热管等温性测试曲线

热管技术及其工程应用传热极限计算

热管技术及其工程应用 热管的传热极限 声速极限：热管管蒸汽流动，由于惯性力的作用，在蒸发端出口处蒸汽速度可能达到声速或者超声速，而出现堵塞现象，这时的最大传热量被称为声速极限。 毛细极限：热管正常工作的必要条件是△P cap≥△P v+△P l±△P g 。如果加热量超过了某一数值，由毛细力作用抽回的液体就不能满足蒸发所需的量，于是便会出现蒸发段的吸液芯干涸，蒸发段管壁温度剧烈上升，甚至出现烧坏管壁的现象，这就是所谓的毛细传热极限。 沸腾极限：热管蒸发段的主要传热机理是导热加蒸发。当热管处于低热流量的情况下，热量的一部分通过吸液芯和液体传导到汽-液分界面上，另一部分则通过自然对流到达汽-液分界面，并形成液体的蒸发。如果热流量增大，与管壁接触的液体将逐渐过热，并会在核化中心生成气泡。热管工作时应避免气泡的生成，因为吸液芯中一旦形成气泡后，如果不能顺利穿过吸液芯运动到液体表面，就将引起表面过热，以致破坏热管的正常工作。因此将热管蒸发段在管壁处液体生成气泡时的最大传热量称作沸腾传热极限。 粘性极限：当蒸汽的压力由于粘性力的作用在热管冷凝段的末端降为零，如液态金属热管，在这种情况下，热管传热极限将受到限制，热管的工作温度低于正常温度时将遇到这种极限，它又被称为蒸汽压力极限。 携带极限：当热管中的蒸汽速度足够高时，液汽交界面存在的剪切力可能将吸液芯表面液体撕裂将其带入蒸汽流。这种现象减少了冷凝回流液，限制了传热能力。 以下就以氨为工质展开五种传热极限的相关计算，氨的物性参数如下表所示： 例：工质氨的热管，直径φ=3mm,壁厚 =0.3mm,长度L=300mm，工作温度240K, l为150mm。试确定该热管的传热功率。 有效长度 eff 一、声速极限 NH在240K时的有关物理参数如下： 解: 3 蒸汽密度ρ=0.8972 kg/m3

特种热管及传热介质

特种热管及传热介质 一. 概述 热能工程一直以来是人类关注的焦点技术领域.早在二十世纪四十年代.国外首先发明了以液体为介质的进行热能传递的元件--热管.作为一种特种传热元件.他以很小的温差传送大量热量.其特性基本上可以归纳为两 :(一)导热性好(二)均热效果高.在所有的金属非金属材料中.就传热性能而言.几乎没有哪种材料能够与热管元件相比.热管的工作介质或称工体流体(Working Fluid)可有多种.主要是采用水或油.乙醇等液体有机化合物为传热介质.在封闭的真空金属管中通过快速循环的相变达到传热的目的.即先在吸热端接受热能.使介质受热后由液态变为气态.到冷端(即放热端)释放出热能后.介质冷凝还原为液态再返回吸热端.完成一次相变循环.我们通常将这种热管称为常规热管. 常规碳钢--水热管可以在30℃~200℃的温度范围内工作.并有较高的传热效率.可以快速进行热能传递.并达到一定的节能效果.所以在一些工业部门得到了应用.但是.由于有机介质热管工作时管内存在较大压强.而压强大小与温度密切相关.温度过高.就会爆管.此外还存在载体材料与其内部工质材料不相容.产生不凝性气体而腐蚀管壁的问题.容易导致热管失效.进入九十年代以后.随着现代科学技术的迅猛发展.许多尖端设备对温度的传递范围.传热效率.使用寿命等提出了更高的技术要求.使得普通热管已无法满足工作需要.我公司科研人员从八十年代后期.就一直关注热管工业的发展.在传统热管(Heat pipe)的基础上.经过十余年的潜心研究和不管实验.开发并研制出一种优于传统热管的新型热管--特种热管. 二. 特种热管 特种热管采用的是无机介质作为热传导的一种高效传热技术.这是材料科学领域内的一项新的技术发明.其新颖性和独创性目前在国内外有关文献的检索中未见报道.属我国首创的一项领先技术. 特种热管的技术原理为:独立的(管状.夹层板状及组合状等)系统内加入A.B两种工质后.(管径≥3mm.板状间距≥1mm以上)经过真空处理密封等等工序就构成了特种传热原件.特种传热元件是一个独立的真空系统.在热能传导过程中介质受热激发产生振荡.可将热能迅速由热端向冷端快速传递并发生摩擦.众所周知.所有材料(金属和非金属).其自身均存在不同程度的热阻.决定并制约了材料的导热及热交换能力.热管的应用.减除了传热过程中的热阻.使热能更加适应远距离传递和各种形式的热能交换.特种热管具有较高的传热能力.中国科学院一位从事化学和热物理研究30余年的科学家谭志城教授经过深入研究后说.特种热管传热机理及与传热介质传热方式的异同点.使其不仅可以在热管上应用.而且可以在所有涉及热交换和热传递的设备系统中使用.特别是适用于一些有特殊要求的传热系统.这种无机传热材料的推广.应用将影响所有热量传递的领域.对提高热能利用率.节约能源将产生重大影响.尤其将为取之不尽的太阳能的利用和用之不竭的地热开发几低品位热能的回收开辟一条高速通道. 三. 特种传热介质及其载体技术参数 特种传热介质为固体.液体两种.其中固体介质在常温下为灰黑色粉末.由多种无机元素组成.当与液体介质一同灌注在密闭的载体内.并形成一定真空度时.即可实现热能高速传递.传热介质所灌注的载体(管子或夹层片状体)经密闭后.即形成高效热管.热管材料不受材质限制.可采用金属(如碳钢.不锈钢.铜)或玻璃.塑料等材料.并可采用盘旋管.弯曲板.同时可采用多管(板)组合形成.特种热管其轴向的导热是以分子告诉运动的特定方式来实现其热能传导的.

微热管及其传热理论分析

微热管及其传热理论分析 摘要：随着微电子制造技术的快速发展，微热管在航天器热控系统、微电子元器件散热等领域中有着广泛的应用。微热管是利用密封在管内工质相变进行热量传输的器件，具有体积小、重量轻、传热效率高、成本低、易于集成、无需外加动力等显著优点，能有效解决目前微小型器件和芯片的散热问题，具有广泛的应用前景。作者综述了微热管的发展与当前研究现状，详细介绍了微热管的工作原理，并指出微热管与常规微热管的区别，对槽道式平板微热管进行理论分析，最后展望了该领域的未来研究方向。 关键词：微热管，工作原理，平板微热管， 引言 随着电子科技技术的进步，许多电子产品向着高性能化、高功率化和小型化方向发展，同时产品的高集成度使其散热空间更为狭小，导致了电子元器件单位面积的热量急剧上升，如高性能微处理器的热流密度已达到100W/cm2[1]。元器件的温度每升高10℃，系统的可靠性降低50％[2]，所以必须采用高效的传热技术对电子元器件进行散热。 微热管是一种利用相变传热的高效传热元件，其导热能力大大超越了铜、铝材料的空气强制对流散热方案[3-4]，因此，具有高导热率、良好的等温性，以及结构简单等优点[1,5]的微热管成为微电子散热领域的关键元件，并广泛应用于各种电子产品。其中平板微热管由于其良好的蒸发吸热特性和形状易于与芯片贴合等优点被越来越多地应用于高效散热中。而微热管或热管内微结构具有强化传热传质的作用，引起研究者越来越多的关注。 1. 微热管的发展与国内外研究现状 微热管是利用密封在管内工质相变进行热量传输的器件，具有体积小、重量轻、传热效率高、成本低、易于集成、无需外加动力等显著优点，能有效解决目前微小型器件和芯片的散热问题，具有广泛的应用前景。 1944 年Gaugler第一次提出了热管的工作原理；1963 年美国《应用物理》杂志报道了世界上的第一根热管；1984 年Cotter等人提出了热管微型化的设想，为微热管的研究开辟了道路；1984年，T.P.Cotter在第五届国际热管会议上首次提出了微热管的概念，并指出微热管在用于电子芯片冷却散热领域具有广阔的应用前景。 关于微热管的研究，最初集中于几个厘米长，工质通道横截面为带有尖角区域的图形，通道的水力半径在10μm~100μm 的单根微热管。工质回流主要靠的是横截面尖角区域所形成的毛细力。这种单根微热管主要应用在传输热量不是很大，但要求温度分布均匀稳定的领域。随后微热管的研究分别从实验研究和理论研究两方面逐步展开，研究结果均体现出这一传热元件相比其它传热手段具有效率高而无需外加动力的优点。而关于微热管结构的研究也从单根微热管逐步发展到微热管阵列，即在固体基板上开出一簇簇微型槽道，这样的方式大大提高了微热管的传热能力，但这只是单根微热管的一种简单的并列组合。进一步的改进是具有连通蒸汽腔的平板微热管。平板微热管通过连通蒸汽腔降低了气液界面高速对流产生的界面摩擦力，使热管的传热能力进一步提高，从而成为目前微热管领域的研究热点。 2. 微热管工作原理 图l所示为微热管工作原理示意图。根据微热管内部蒸汽流动情况，沿其轴向可分为蒸发段、绝热段和冷凝段。从结构上分析，微热管包括管壳、毛细吸液芯和工作介质(液流)。为降低热阻和工作介质沸点，提高微热管工作效率，管壳内部需保持一定的真空度。在微热管工作时，工作介质在蒸发段吸收热源热量发生相变，蒸汽流经过绝热段到达冷凝段释放热量并凝结为液体，冷凝液流在毛细吸液芯的毛细作用下回流到蒸发段，如此循环下去，微热管不断

9-微型热管技术的研究现状与发展

微型热管技术的研究现状与发展 朱高涛刘卫华 (南京航空航天大学) 摘要微型热管(micro heat pipe,MHP)被广泛用于冷却航天、航空、军用武器、车辆、计算机等众多领域的电子设备,是有效冷却高热流密度电子器件的主要途径之一,已成为现代热管技术重要的发展方向和研究热点。目前对M HP的研究主要集中在管内流动及传热、传质的机制研究,新型高效结构形式的设计,制造工艺技术的改进等方面。较系统地总结近来MHP在理论、设计及制造工艺等方面的技术研究进展,综述其应用现状并分析其发展趋势。 关键词微型热管传热传质电子设备冷却 The current status and development of micro heat pipe technique Zhu Gaotao Liu Weihua (Nanjing U niversity of Aeronautics and Astronautics) ABSTRACT Micro heat pipe(MHP)is w idely used to cool equipments of aerospace electron-ics,avionics,military electronics,automotive technologies,computers and so on.It is one of main approaches w hich can cool electronic components of high heat-flux es effectively.At pre-sent,it becomes one of hotspots of modern heat pipe technolog y.Most of the studies are fo-cused on the principle of heat and mass transfer and vapor-liquid flow in the MHP,novel design of high effective MHP structure,improvement of MHP m anufacture technology and so on.In this paper,recent studies on MHP are summarized as four parts:theoretical analysis and exper-im ental study of the MHP principle,design of new structure MHP,m anufacture technology, application of MHP,and the development trend. KEY WORDS micro heat pipe;heat and mass transfer;electronic equipments cooling 自1984年Cotter[1]提出MHP的概念以来,人们对MHP进行了大量的理论和实验研究,并取得了一系列的研究成果和技术进步。如MH P的结构,就经历了从重力型、具有毛细芯的单根热管型到具有一束平行独立微槽道的平板热管型,再到内部槽道束通过蒸汽空间相互连通型等一系列变化,其目的就是要更好地为各种小面积、高热流密度元器件的散热提供更有效的手段。但是随着热管结构尺寸的减小,除毛细极限、沸腾极限等常规热管均具有的传热极限限制了MHP的传热能力之外, MH P还遇到了常规热管所没有的传热极限,比如蒸汽连续流动极限就限制了MH P在低温状态下的工作等。正是由于MHP结构的特殊性,才使得有关MH P的理论研究、实验研究及制造工艺研究等有别于常规热管。笔者旨在着眼于MHP的特殊性,总结近期MHP在理论和实验研究、设计及制造工艺等方面的技术进展,分析其发展趋势,以明确今后工作方向。 1MHP研究进展 1.1MHP传热能力研究 MHP一般没有传统热管的毛细吸液芯,管内液体回流主要依靠槽道尖角区形成弯月面的毛细压差来提供动力。MH P尺寸的减小突出了薄液膜区的作用,轴向管壁热传导所占份额的增加使得 第6卷第2期2006年4月 制冷与空调 REFRIG ERAT ION AN D A IR-CON DIT IO NI NG9-14 X收稿日期:2005-03-01 通讯作者:刘卫华,E-mail:Liuw h@https://www.wendangku.net/doc/4112886892.html,

热管的传热原理及其应用特点

热管的传热原理及其应用特点 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。

低温热管的最新研究进展

第２２卷第ｌ期２００４年２月 低温与特气 Ｌ。ｗＴ廿”ｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄＳｐｅｃｉａｌｔｙＧａｓ巷 Ｖ０１．２２，Ｎｏｌ Ｆｅｂ．２００４低温热管的最新研究进展 李炜征，邱利民，粟鹏 （浙江大学制冷与低温研究所，浙江杭州３１００２７） 摘要：作为一种高效传热方式，低温热管可望在空间探索、超导磁体冷却等方面获得广泛应用。简要介绍了低温热管的工作原理，着重分析了各种传热极限对低温热管性能的影响，总结了近几年低温热管研究与应用的最新发展情况。 关键词：低温热管；柔性热管；热虹吸管；环形热管 中图分类号：ＴＢ６＋１文献标识码：Ａ文章编号：１００７．７８０４（２００４）０１—０００ｌ一０６ Ｒｅｃｍｔ胁ｅａｒｃｈＡｎｄＤｅＶｅｌｏｐｍ锄ｔｏｆ ＣｒｙｏｇｅｎｉｃＨｅａｔＰｉｐｅｓ ＬＩＷｅｉ＿ｚｈｅｎｇ，ＱＩＵＬｉ—ｍｉｎ，ＬＩＰｅｎｇ （ｃ聊替蚵曙Ｌａｂ，Ｚ｝１日ｉａｎｇｕｎｉ涮ｔ）ｒ，脚｝跏３１００２７，ｃｈｉ∞） Ａ埘ｒ粼ｔ：Ａｓａｈｊｇｈ＿ｐｅｒｆｏｍ砌ｃｅｈｅａｔ咖ｓｆ矗ｎｌｅｔｈｏｄ，ｄ球ｌ鲫ｉｃｈ酋ｃｐｉｐｅｈ弱ｐｒｏｍ碗ｎｇａｐｐＫ。＆哟舾ｉｎ印ａｃｅａ”捌ｉｃｔｅｃｈｎｉｑｕｅ，Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｍａｇｎｅｔｏ∞Ｉｉｒｌｇ柚ｄｓ０ｏｎＴｈｉｓｐａｐ盯ｉｎｔｒｏｄｕｃ墨ｔｈｅ ｆ岫ｄ锄朗ｔａｌｓｏｆ盯扣鲫ｃ｝Ｉ∞ｔｐｉｐｅ，ａｒｌａｌｙ—ｓ∞ｖ“０ｕｓｈｅａｔｔｒａｎｓｆ日ｈ“ｔｓａｎｄⅫｎｎ妇ｔｈｅ１ａｔｄｄｅｖｄ唧∞ｔｄ口ｙ驰ｉｃ嘛ｔｐｌｐｅ． Ｋｅｙｗｏｒ出：ｃ巧Ｄｇ∞ｉｃｈｅａｔｐｉｐｅ；ｎ酬“ｅｈｅａｔｐｉｐ。；ｔｈ日ｒｒ帕ｓｙｐ｝－０ｒＩ；１００ｐｈｅａｔｐｉｐｅ １引言 低温制冷机（冷源）与应用场合（如超导磁体等）的高效热连接方式是当前限制低温制冷机应用的突出问题之一。目前，多数情况下采用铜等具有高热导率的金属材料实现热连接。但在传热距离较远的场合，由于金属传热面积的限制，制约了热流（冷量）的传输。假定在低温制冷机和超导磁体之间有ｌＫ温差，要在４Ｋ时把１ｗ的热量传递１ｍ的距离，则铜棒的直径至少为３７㈣；若距离为１０ｍ，则铜棒的直径至少为１１３ ｍ。因此．人们需要寻找一种在相同传热条件下能够传递更多热量的传热方式，而低温热管就提供了这样的可能性。 众所周知，热管作为一种高性能的传热方法已经在中、高温区获得了广泛应用。由于低温热管中的工质在常温下处于超临界状态，工艺要求高，长期以来主要应用于航天领域。我国从２０世纪７０年收稿日期：２００３．１２．１５代开始进行低温热管的理论和实验研究，在航天器温度控制、电器和电子设备的冷却、等温炉、标准黑体等方面取得了发展…。但从总体上看我国目前在低温热管领域无论是理论研究还是试验研究都还处于起步阶段。随着超导应用研究的深入以及低温技术的不断成熟，低温热管已具备了广阔的发展空间。本文主要介绍低温热管的各种传热极限对低温热管工作性能的影响以及近几年来的国外最新发展情况。 ２低温热管的特性分析 目前低温热管主要分为４类：低温热虹吸管（ｔｈｅｍｌｏｓｙｐｈｏｎ）、带网芯的低温热管（ｗｉｃｋ＿ｂａｓｅｄｈｅａｔｐｉｐｅ）、低温柔性热管（ｃｒｙｏｇｅｎｉｃｎｅｘｉｂｌｅｈｅａｔｐｉｐｅ）、低温环形热管（ｃｒｙｏｇｅｎｉｃｌ∞ｐｈｅａｔｐｉｐｅ）。

热管工作原理

热管的工作原理 热管技术是1963年美国LosAlamos国家实验室的G.M.Grover发明的一种称为“热管”的传热元件，它充分利用了热传导原理与致冷介质的快速热传递性质，透过热管将发热物体的热量迅速传递到热源外，其导热能力超过任何已知金属的导热能力。热管技术以前被广泛应用在宇航、军工等行业，自从被引入散热器制造行业，使得人们改变了传统散热器的设计思路，摆脱了单纯依靠高风量电机来获得更好散热效果的单一散热模式，采用热管技术使得散热器即便采用低转速、低风量电机，同样可以得到满意效果，使得困扰风冷散热的噪音问题得到良好解决，开辟了散热行业新天地。 从热力学的角度看，为什么热管会拥有如此良好的导热能力呢？物体的吸热、放热是相对的，凡是有温度差存在的时候，就必然出现热从高温处向低温处传递的现象。从热传递的三种方式：辐射、对流、传导，其中热传导最快。热管就是利用蒸发制冷，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、吸液芯和端盖组成。热管内部是被抽成负压状态，充入适当的液体，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。热管一段为蒸发端，另外一段为冷凝端，当热管一段受热时，毛细管中的液体迅速蒸发，蒸气在微小的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的作用流回蒸发段，如此循环不止，热量由热管一端传至另外一端。这种循环是快速进行的，热量可以被源源不断地传导开来。

热管的基本工作 典型的热管由管壳、吸液芯和端盖组成，将管内抽成1．3×(10负1－－－10负4)Pa的负压后充以适量的工作液体，使紧贴管内壁的吸液芯毛细多孔材料中充满液体后加以密封。管的一端为蒸发段(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。当热管的一端受热时毛纫芯中的液体蒸发汽化，蒸汽在微小的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的作用流回蒸发段。如此循环不己，热量由热管的一端传至另—端。热管在实现这一热量转移的过程中，包含了以下六个相互关联的主要过程： (1)热量从热源通过热管管壁和充满工作液体的吸液芯传递到（液－－－汽）分界面； (2)液体在蒸发段内的（液－－汽）分界面上蒸发； (3)蒸汽腔内的蒸汽从蒸发段流到冷凝段； (4)蒸汽在冷凝段内的汽．液分界面上凝结： (5)热量从（汽－－液）分界面通过吸液芯、液体和管壁传给冷源： (6)在吸液芯内由于毛细作用使冷凝后的工作液体回流到蒸发段。 热管的基本特性 热管是依靠自身内部工作液体相变来实现传热的传热元件，具有以下基本特性。 (1)很高的导热性：热管内部主要靠工作液体的汽、液相变传热，热阻很小，因此具有很高的导热能力。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。当然，高导热性也是相对而言的，温差总是存在的，可能违反热力学第二定律，并且热管的传热能力受到各种因素的限制，存在着一些传热极限；热管的轴向导热性很强，径向并无太大的改善(径向热管除外)。 (2)优良的等温性：热管内腔的蒸汽是处于饱和状态，饱和蒸汽的压力决定于饱和温度，饱和蒸汽从蒸发段流向冷凝段所产生的压降很小，根据热力学中的方程式可知，温降亦很小，因而热管具有优良的等温性。

热管的换热原理及其换热计算

热管得换热原理及其换热计算? 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 (3) 产品性能测试图例

重力热管中传热与流动数值模拟分析及案例比较

重力热管中传热与流动数值模拟分析及案例比较 摘要：针对fluent模拟中有三种模型这个事实，本文通过对国内外的热管数值模拟实例的分析比较，总结出fluent中使用的三 种模型的差异和适用性，证明了数学模型及求解过程的正确性，为优化重力热管设计参数和提高重力热管的换热性能提供了理论依据。 关键词:重力热管， fluent，数学模型 abstract: aiming at the fluent simulation of the fact that there are three kinds of model, in this paper numerical simulation of heat pipe at home and abroad of example analysis and comparison, sums up the use of three kinds of fluent model, and the difference of the applicability, and prove the mathematical model and the correctness of the solving process, to optimize the gravity heat pipe design parameters and improve the gravity of the heat pipe heat exchange performance provides theory basis. keywords: gravity heat pipe, fluent, the mathematical model 中图分类号：te08文献标识码：a 文章编号： 1．引言 随着社会的发展，能源问题己经日趋严重，节能的呼声也日益

微沟槽热管传热性能实验研究

微沟槽热管传热性能实验研究 谢添锦谢晋 （华南理工大学机械与汽车工程学院，广州510640 ）Experimental research on heat transfer performance of micro-groove heat pipe XIE Tian-jin ，XIE Jin （School of Mechanical and Automotive Engineering ，South China University of Technology ，Guangzhou 510640，China ） 文章编号：1001-3997（2010）06-0106-03 【摘要】为研究充液率、真空度和长度对热管传热性能的影响作用，利用基于虚拟仪器技术的热管 传热性能测试平台对直径6mm 的微梯形沟槽热管在不同充液率、不同真空度以及不同长度等条件下进行实验测试。实验表明：微沟槽热管的最佳充液率在（75~100）%之间。热管内必须具备足够低的真空度，且充液率需根据真空度的不同适当调整。热管长度缩短可以提高其传热性能，但长度较短时，需适当提高充液率。 关键词：微沟槽热管；充液率；真空度；长度；传热性能 【Abstract 】In order to research the impact of the liquid filling ratio ，vacuum and length to heat transfer performance of heat pipe ，micro Trapezoidal groove heat pipe with 6mm diameter is experimented and tested on the condition of different liquid filling ratios ，vacuums and lengths by the test platform of heat transfer performance based on the virtual instrument technology.Experiments indicate that the best liquid filling ratio is between 75%and 100%.Vacuum should keep low enough ，and the liquid filling ratio should appropriately adjust in accordance with different vacuum.If the length of heat pipe decreases ，its heat transfer perfor －mance would increase.However ，liquid filling ration should be increased when heat pipe is too short. Key words ：Micro-groove heat pipe ；Liquid filling ratio ；Vacuum ；length ；Heat transfer perfor －mance 中图分类号：TH16，TK124文献标识码：A ＊来稿日期：2009-08-12 1前言 热管是一种利用工质相变，在小温差条件下进行热量传递的高效传热元件。 其在余热回收，航空航天，电子元件散热等领域具有广泛应用[1] 。热管作为传热元件，衡量其好坏的最主要指标为传 热性能。目前，对热管传热性能的研究主要集中在传热理论分析以及毛细芯结构对传热性能的影响等方面。庄骏等[2]对热管传热进行了比较系统的理论分析。 Wang 等[3] 提出可提高热管传热性能的毛细芯制造工艺。Jiao 等[4]则研究了不同形状的槽道对热管传热性能的影响。陶汉中等[5]对压扁度对轴向梯形槽道热管传热性能的影响进行实验分析。曲燕等[6]研究了不同放置倾角对轴向槽道热管传热特性的影响。影响热管传热性能的因素远不止这些。KANG 等研究发现，真空度和充液率是影响微热管性能的重要因素。此外，所制造热管的长度也会对性能产生很大影响。 目前，尚没有相关文献对充液率、真空度、长度等因素对热管传热性能的影响作用进行系统研究。 因此本文将针对这几个重要的影响因素进行实验测试分析，研究其对热管传热性能的影响规律，以指导工艺设计。 2热管传热性能测试装置 如图1所示，热管传热性能测试装置。主要由加热系统，冷却 系统以及相应的测量系统组成。 图1热管传热性能测试装置 如图1所示，蒸发段的温差为：△T e =T 0-T 1 （1） 热管的平均热阻计算式为：R ave =△T /Q in （2）△T=（T 0+T 1）/2-（T 2+T 3）/2 （3）式中：△T —热管蒸发段与冷凝段温差； Q in —输入到热管的功率。 Machinery Design ＆Manufacture 机械设计与制造 第6期2010年6月 106

特种热管及传热介质

特种热管及传热介质 newmaker 一、概述 热能工程一直以来是人类关注的焦点技术领域，早在二十世纪四十年代，国外首先发明了以液体为介质的进行热能传递的元件--热管，作为一种特种传热元件，他以很小的温差传送大量热量，其特性基本上可以归纳为两：（一）导热性好（二）均热效果高。在所有的金属非金属材料中，就传热性能而言，几乎没有哪种材料能够与热管元件相比。热管的工作介质或称工体流体（Working Fluid）可有多种，主要是采用水或油，乙醇等液体有机化合物为传热介质，在封闭的真空金属管中通过快速循环的相变达到传热的目的，即先在吸热端接受热能，使介质受热后由液态变为气态，到冷端（即放热端）释放出热能后，介质冷凝还原为液态再返回吸热端，完成一次相变循环。我们通常将这种热管称为常规热管。 常规碳钢--水热管可以在30℃~200℃的温度范围内工作，并有较高的传热效率，可以快速进行热能传递，并达到一定的节能效果，所以在一些工业部门得到了应用。但是，由于有机介质热管工作时管内存在

较大压强，而压强大小与温度密切相关，温度过高，就会爆管，此外还存在载体材料与其内部工质材料不相容，产生不凝性气体而腐蚀管壁的问题，容易导致热管失效。进入九十年代以后，随着现代科学技术的迅猛发展，许多尖端设备对温度的传递范围、传热效率、使用寿命等提出了更高的技术要求，使得普通热管已无法满足工作需要。我公司科研人员从八十年代后期，就一直关注热管工业的发展，在传统热管（Heat pipe）的基础上，经过十余年的潜心研究和不管实验，开发并研制出一种优于传统热管的新型热管--特种热管。 二、特种热管 特种热管采用的是无机介质作为热传导的一种高效传热技术，这是材料科学领域内的一项新的技术发明，其新颖性和独创性目前在国内外有关文献的检索中未见报道，属我国首创的一项领先技术。 特种热管的技术原理为：独立的（管状、夹层板状及组合状等）系统内加入A、B两种工质后，（管径≥3mm，板状间距≥1mm以上）经过真空处理密封等等工序就构成了特种传热原件。特种传热元件是一个独立的真空系统，在热能传导过程中介质受热激发产生振荡，可将热能迅速由热端向冷端快速传递并发生摩擦。众所周知，所有材料（金属和非金属），其自身均存在不同程度的热阻，决定并制约了材料的导热及热交换能力。热管的应用，减除了传热过程中的热阻，使热能