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热管的工作原理

发布时间:2024-11-18 10:20:03人气:65

热管工作过程可分为六个阶段:

(1) 外部热源对热管蒸发段加热。热量由管壁外面依次传给管壁包含液体的吸液芯;

(2) 液体温度上升,液面上产生蒸发、汽化,热以潜热形式传给蒸汽;

(3) 随着温度上升,饱和蒸汽压力也上升,因而,蒸汽在压力差作用下,由蒸汽通路流过,流向温度和压力都较低的另一端--冷凝段;

(4) 蒸气在冷凝段的气液界面处,冷凝放出潜热;

(5) 热从气液界面处顺次经过吸液芯,管壁(冷凝段的管壁) 放给外部吸热源;

(6) 冷凝段,依靠毛细压力作用,通过吸液芯,从冷凝段返回蒸发段完成一个环流循环。如此反复循环,热管不断地工作。在六个过程中,(3)(6)为物质移动现象,其余过程为传热现象。即热管工作过程中包含传热,能量传递,又包括传质。

一般地说,热管理论是描述同时出现的流体动力和传热过程,用流体动力学理论来说明环流过程(循环过程),其主要的任务是决定循环量,从而确定热管的传热能力。同时也描述和确定影响循环量。传热理论本质上是涉及输入和输出热管的热量,主要用来予测总的传热系数,进行传热计算。因为热管是借助于蒸发(气化)和冷凝过程所以,它受到一些限制,传热理论用于研究这些限制,并提供传热模型。

当热管在地面上应用时,可以让重力来帮助凝液回流,这时只要将热管倾斜放置,加热段在下,冷却段在上就可以了,这样的热管叫重力辅助热管。由于重力可以帮助回流,对吸液芯的要求大为降低。如果将热管垂直放置,管内不加吸液芯,完全靠重力回流液体,这样的热管又叫热虹吸管。由此可见,热虹吸管结构简单,制造容易,成本低廉,因而广泛地应用于节能工程中。

热管由于靠工质的相变传热,因而具有优异的传热特性,如果将一支热管与外形尺寸完全相同的一支铜棒进行比较,将它们的一端同时插入热源中,当二者传递相同的功率时,热管具有良好的轴向等温性,而铜棒却有明显的温度降落。热管可以在很小的温差下传输大量的热量。热管的相当导热系数比导热性能良好的铜可高出几十倍,甚至数百倍,因而有超导热体之称。


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