热管的基本特性
（4）热流方向酌可逆性 一根水平放置的有芯热管，由于其内部循环 动力是毛细力，因此任意一端受热就可作为蒸发 段，而另一端向外散热就成为冷凝段。此特点可 用于宇宙飞船和人造卫星在空间的温度展平，也 可用于先放热后吸热的化学反应器及其他装置。 （5）热二极管与热开关性能 热管可做成热二极管或热开关，所谓热二极管就 是只允许热流向一个方向流动，而不允许向相反 的方向流动；热开关则是当热源温度高于某一温 度时，热管开始工作，当热源温度低于这一温度 时，热管就不传热。
振荡（脉动）热管
振荡（脉动）热管
振荡（脉动）热管运行机理
工质在一个蛇形密闭的真空空间里，以低于常压 蒸发温度受热蒸发产生气泡，气泡迅速膨胀和升压， 形成蒸发端，推动工质流向低温冷凝段，气泡在冷凝 段冷凝收缩并破裂，压力下降，工质回流。另外受热 产生的蒸气和冷凝产生的液体在毛细管力和弯曲力的 作用下，管内最后将形成气塞和液塞间隔随机分布的 振荡状态。正是这样，由于冷热两端间存在压差以及 相邻管间存在压力不平衡，使得工质在加热段和冷凝 段之间振荡流动，从而实现热量的传递。在整个过程 中，无需消耗外部机械功和电功，完全是在热驱动下 的自我振荡。
振荡（脉动）热管的优点
① 体积小、结构简单、成本低。管径小决定了整体 尺寸小；而且不需要吸液芯，减少了热管结构的复杂 性和生产成本；振荡动力来自振荡热管本身，无需其 它附属设备，运行和维护成本低。 ② 传热性能好。除通过相变传热外，脉动热管还通 过气液振荡传递显热并将热量转化为振荡需要的功。 ③ 适应性好。脉动热管的形状可以任意弯曲，可以 有多个加热段和冷凝段，而且加热和冷凝的部位可以 任意选取，可以在任意倾斜角度和加热方式下工作， 这就大大增加了脉动热管的适应性，扩大了应用领域。
热管的基本特性
（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。 （3）热流密度可变性 热管可以独立改变蒸发段或冷却段的加热面 积，即以较小的加热面积输入热量，而以较大的 冷却面积输出热量，或者热管可以较大的传热面 积输入热量，而以较小的冷却面积输出热量，这 样即可以改变热流密度，解决一些其他方法难以 解决的传热难题。
按照结构形式划分：
可分为普通热管、分离式热管、毛细泵回路 热管、微型热管、平板热管、径向热管等 。
热管的分类
按照热管的功用划分：
可分为传输热量的热管、热二极管、热开关、 热控制用热管、仿真热管、制冷热管等等。
热管的相容性
热管的相容性是指热管在预期的设计寿命内， 管内工作液体同壳体不发生显著的化学反应或物理 变化，或有变化但不足以影响热管的工作性能。相 容性在热管的应用中具有重要的意义。 只有长期相容性良好的热管，才能保证稳定的 传热性能，长期的工作寿命及工业应用的可能性。 碳钢－水热管正是通过化学处理的方法，有效 地解决了碳钢与水的化学反应问题，才使得碳钢— 水热管这种高性能、长寿命、低成本的热管得以在 工业中大规模推广使用。
热管可分为低温热管（-273－0℃）、常温热
管（0—250℃）、中温热管（250－450℃）、
高温热管（450一1000℃）等。
热管的分类
按照工作液体回流动力划分：
热管可分为有芯热管、两相闭式热虹吸管
（又称重力热管）、重力辅助热管、旋转热管、
电流体动力热管、磁流体动力热管、渗透热管等 等。
热管的分类
热管的基本特性
（6）恒温特性（可控热管） 普通热管的各部分热阻基本上不随加热量的 变化而变，因此当加热量变化时，热管各部分的 温度亦随之变化。但人们发展了另一种热管—— 可变导热管，使得冷凝段的热阻随加热量的增加 而降低、随加热量的减少而增加，这样可使热管 在加热量大幅度变化的情况下，蒸汽温度变化极 小，实现温度的控制，这就是热管的恒温特性。
热管的基本特性
（7）环境的适应性 热管的形状可随热源和冷源的条件而变化， 热管可做成电机的转轴、燃气轮机的叶片、钻头、 手术刀等等，热管也可做成分离式的，以适应长 距离或冲热流体不能混合的情况下的换热；热管 既可以用于地面（重力场），也可用于空间（无 重力场）。
热管的分类
按照热管管内工作温度划分：
热管及应用
热管换热器
热管
热管？
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，通过热管将发热物 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。
热管工作原理
这主要是由于有机工作液体的性质不稳定，或与壳
体材料发生化学反应，使工作介质改变其物理性能，
如甲苯、烷、烃类等有机工作液体易发生该类不相
容现象。
影响热管寿命的因素
（3）管壳材料的腐蚀、溶解
工作液体在管壳内连续流动，同时存在着温差、
杂质等因素，使管壳材料发生溶解和腐蚀，流动阻
力增大，使热管传热性能降低。当管壳被腐蚀后，
热管的基本特性
（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，不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）。
烟气余热回收
由于石油、煤、天然气燃料中均含有硫,在燃烧 时,硫氧化物的产生是必不可少的,它与水蒸气结合后 即形成硫酸蒸汽。当锅炉尾部受热面的金属壁面温 度低于硫酸蒸汽的凝结点(称为酸露点),就会在其表 面形成液态硫酸(称为结露)。长久以来,省煤器等物 体由于结露引起腐蚀,甚至还会穿孔,这种现象时常发 生,严重影响了锅炉的运行安全, 所以目前的锅炉都 是通过提高排烟温度来缓解结露和腐蚀现象的产生, 致使锅炉烟气温度很高, 从而导致大量热量散发到大 气中, 浪费资源又污染环境。
重力热管在烟气余热回收中的应用
带翅片的重力热管
ห้องสมุดไป่ตู้
热管是一种具有极 高导热性能的传热元件， 它通过在全封闭真空管 内的液体的蒸发与凝结 来传递热量。具有很高 的导热性、优良的等温 性、热流密度可变性、 热流方向酌可逆性、可 远距离传热、恒温特性 (可控热管) 等一系列优 点。
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×（10-1－10-4）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。
影响热管寿命的因素
（1）不凝性气体
由于工作液体与管完材料发生化学反应或电化
学反应，产生不凝性气体，在热管工作时，该气体
被蒸汽流吹扫到冲凝段聚集起来形成气塞，从而使
有效冷凝面积减小，热阻增大，传热性能恶化，传
热能力降低甚至失效。
影响热管寿命的因素
（2）工作液体物性恶化
有机工作介质在一定温度下，会逐渐发生分解，
引起强度下降，甚至引起管壳的腐蚀穿孔，使热管
完全失效。这类现象常发生在碱金属高温热管中。
典型的重力热管
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。
脉动热管性能影响因素的关系
翅片式脉动热管散热器
回路脉动热管空气预热器
重力热管应用
热管式真空管太阳能集热器
1.热管式真空管2.联集管3.导热 块（导热套管）4.热管冷凝段 5.保温材料6.保温盒7.尾托架
热管式真空管太阳能集热器的性能
1．集热效率高
图为热管式真空管集热器与市场上性能较好的全玻璃真空管 集热器和平板集热器的瞬时效率测试曲线对比。通过比较可见， 热管真空管集热器在加热50℃左右热水时（归一化温差0.04— 0.06），基于采光面积和集热器进口温度的瞬时效率高于全玻璃 真空管集热器15%以上。
热管的基本工作
热管的基本工作
热管在实现热量转移的过程中，包含了六个 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。