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文檔簡介
熱平衡與節能技術熱管及工作原理背景熱管熱管的基本知識1936年,J.帕金斯,熱虹吸管,重力熱管1944年,高斯勒:毛細吸液芯概念1962年,格羅弗制造出樣品:鈉-不銹鋼-絲網1968年,應用衛星儀器溫度控制1970年,應用范圍擴大:電子\機械\能源\動力我國,1972年,試制成功鈉熱管用途:冷卻\新能源開發\余熱回收\傳熱熱管的發展與現狀熱管的結構和工作原理典型的熱管結構工作原理熱力學角度:液體蒸發—蒸汽流動—蒸汽凝結—液體回流(循環)傳熱學觀點:熱量傳遞經歷7個環節流體力學觀點:熱管兩端壓差工作液體流動壓力降工作蒸汽流動壓力降重力作用壓力降毛細吸液芯熱管的基本知識熱管的分類按熱管的工作溫度劃分:按熱管的工作液體回流方式分:按熱管的結構劃分按熱管的殼體材料和使用工質劃分:按熱管的功能劃分熱平衡與節能技術熱管的基本特性熱管的基本特性高導熱性——熱管內部主要靠工作液體的汽、液相變傳熱,熱阻很小,因此具有很高的導熱能力。與銀、銅、鋁等金屬相比,單位重量的熱管可多傳遞幾個數量級的熱量。當然,高導熱性也是相對而言的,溫差總是存在的,不可能違反熱力學第二定律,并且熱管的傳熱能力受到各種因素的限制,存在著一些傳熱極限。良好的等溫性——熱管內腔的蒸汽是處于飽和狀態,飽和蒸汽的壓力決定于飽和溫度,飽和蒸汽從蒸發段流向冷凝段所產生的壓降很小,其溫降亦很小,因而熱管具有優良的等溫性。
熱管的基本特性熱流密度可變性——熱管可以獨立改變蒸發段或冷卻段的加熱面積,即以較小的加熱面積輸入熱量,而以較大的冷卻面積輸出熱量,或者熱管可以較大的傳熱面積輸入熱量,而以較小的冷卻面積輸出熱量,這樣即可以改變熱流密度,解決一些其他方法難以解決的傳熱難題。熱管的基本特性熱流方向可逆性——一根水平放置的有芯熱管,由于其內部循環動力是毛細力,因此任意一端受熱就可做為蒸發段,而另一端向外散熱就成為冷凝段。此特點可用于宇宙飛船和人造衛星在空間的溫度展平,也可用于先放熱后吸熱的化學反應器及其他裝置。熱管的基本特性熱二極管與熱開關性能——熱管可做成熱二極管或熱開關,所謂熱二極管就是只允許熱流向一個方向流動,而不允許向相反的方向流動;熱開關則是當熱源溫度高于某一溫度時,熱管開始工作,當熱源溫度低于這一溫度時,熱管就不傳熱。熱管的基本特性恒溫特性——(可控熱管)普通熱管的各部分熱阻基本上不隨加熱量的變化而變,因此當加熱量變化時,熱管各部分的溫度亦隨之變化。但人們發展了另一種熱管—可變導熱管,使得冷凝段的熱阻隨加熱量的增加而降低、隨加熱量的減少而增加,這樣可使熱管在加熱量大幅度變化的情況下,蒸汽溫度變化極小,實現溫度的控制,這就是熱管的恒溫特性。熱管的基本特性環境適應性——熱管的形狀可隨熱源和冷源的條件而變化,熱管可做成電機的轉軸、燃氣輪機的葉片、鉆頭、手術刀等等,熱
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