【正文】 hafts rotate at a high speed, and make this system maintain at a normal temperature range.Research shows that we apply efficient heat pipe heat conduction technology to remove the heat that produced by spindle motor and main shaft bearings and can control temperature rising efficiently, also we can decrease system failure that caused by heat at the maximum extend and can largely enhance the service life of the shafts and the bearings.Key words: vacuum system highspeed bearing heat pipe第一章 緒 論自1973年首次國際熱管會議在Stuttgart召開以來至今已召開了十次會議，而我國自1983年首屆國內(nèi)熱管會議在哈爾濱召開以來已舉行了六次全國熱管會議。本科畢業(yè)論文（設(shè)計）論文（設(shè)計）題目：xxxxrpm分離式熱管冷卻系統(tǒng)的設(shè)計目 錄摘要 IIIAbstract IV第一章 緒論 1 1 2 3 4第二章 熱管的選擇及軸承產(chǎn)熱計算 5 熱管工質(zhì)的選擇 5 工質(zhì)物性數(shù)據(jù)的選擇和計算 6 估算熱管的工作溫度 8 推動力的計算 8 軸承產(chǎn)熱的計算 8 熱管工作平均溫度的計算 10 管殼材料的選擇及強(qiáng)度計算 10 熱阻和傳熱面積的計算 13 熱阻的計算 13 傳熱面積的計算 15 傳熱管數(shù)目的計算 17 單根熱管的傳熱能力 17第三章 熱管的設(shè)計 18 聲速極限條件下的蒸汽腔直徑 18 吸液芯的選擇及設(shè)計 19 吸液芯的選擇 19 實際蒸汽腔直徑 22 驗算毛細(xì)極限和計算傳遞的最大功率 22 核算雷諾數(shù) 23 熱管傳熱極限的計算 23 攜帶傳熱極限的計算 25 聲速傳熱極限的校核 25 沸騰傳熱極限的計算 26 干涸傳熱極限的校核 26 熱管充裝量的計算 27 冷凝翅片的選擇和計算 28第四章 真空室結(jié)構(gòu)設(shè)計 29 真空室壁厚的計算 29 封頭設(shè)計 32 假設(shè)名義厚度 32 值的計算 32 計算許用壓力 32 33 密封結(jié)構(gòu) 33 真空口法蘭的選取 33 人、手孔的設(shè)計 34 開孔補(bǔ)強(qiáng) 35 35第五章 附件的選取 37 溫度儀表的選擇 37 壓力儀表選擇 38 支座設(shè)計 39總結(jié) 43參考文獻(xiàn) 44致謝 45xxxxrpm分離式熱管冷卻系統(tǒng)的設(shè)計摘　要真空室中高速旋轉(zhuǎn)的主軸軸承會產(chǎn)生大量的熱量，若不將熱量及時導(dǎo)走，將直接影響到系統(tǒng)的正常工作。廣泛和深入的學(xué)術(shù)交流與研討活動使熱管技術(shù)無論在理論、實踐、研究、制造、應(yīng)用等方面均取得了新的突破和進(jìn)展[1]，熱管這項新技術(shù)不僅顯示了很強(qiáng)的生命力，而且開拓了傳熱傳質(zhì)學(xué)研究的新領(lǐng)域。經(jīng)過20多年的努力，我國的熱管技術(shù)工業(yè)化應(yīng)用已處于國際先進(jìn)水平[4]。因此，很快引起了我國科技工作者的重視，并進(jìn)行了廣泛的基礎(chǔ)理論和工程應(yīng)用研究。國外許多科研機(jī)構(gòu)和科技工作者都先后對熱管冷卻技術(shù)進(jìn)行了大量的研究，取得了卓有成效的研究成果。圖11 熱管的結(jié)構(gòu)及工作原理1—管殼；2—管芯；3—蒸汽腔；4—工作液體熱管殼體是一個能承受壓力的、完全密封的容器，它的幾何形狀沒有特殊的要求，一般情況下為圓管形。工作介質(zhì)在熱管工作時起載熱、輸熱的作用，依靠其相變過程來完成熱管的工作循環(huán)。工作溫度超過500℃的高溫?zé)峁懿捎勉y、鋰、鈉、汞、鉀、銫等金屬作工質(zhì)；工作溫度為100～500℃的中溫?zé)峁懿捎盟?dǎo)熱姆、萘作工質(zhì)；工作溫度低于100℃的低溫?zé)峁懿捎冒?、乙醇、氟里昂作工質(zhì)。毛細(xì)吸液芯是凝結(jié)液回流的動力和可靠通道。液體工質(zhì)在蒸發(fā)段，受到熱量的加熱而被蒸發(fā)。 熱管作為一種高效的傳熱元件，有著區(qū)別于其它傳熱元器件的特性。因此有人把熱管稱之為熱的“超導(dǎo)體”。熱管的基本結(jié)構(gòu)可以根據(jù)熱源和冷源的條件需要，變化出多種形狀，而且加熱和冷卻的位置可以任意選取，使其適應(yīng)性大大增強(qiáng)，也擴(kuò)大了其應(yīng)用的領(lǐng)域。（5）導(dǎo)熱密度可以隨著需要的變化而變化。在本設(shè)計中，電機(jī)帶動軸和軸承轉(zhuǎn)動時，產(chǎn)生的熱量通過菊形盤和法蘭傳到真空室外，迅速通過熱管內(nèi)部的蒸汽帶到冷凝段，而在冷凝端遇上冷空氣，就會迅速帶走熱量，保證電主軸的恒溫狀態(tài)。根據(jù)溫度范圍可將熱管分為低溫、中溫和高溫?zé)峁?。溫度再高一些，則可用的工質(zhì)有氮和氧。很多低溫工質(zhì)是易燃易爆的，而且這些工質(zhì)在常溫下貯存時均為超臨界狀態(tài)，壓力很高，因此需注意使用的安全性。但近年來通過大量的研究，在鋼水相容性方面取得了進(jìn)展；鋼/水熱管已在余熱回收方面廣泛應(yīng)用。特別是甲醇，其熱性能僅次于氨，有良好的控制靈敏度，因而在氣體控制熱管中很有用。但這些有機(jī)物的共同特點是蒸發(fā)潛熱及表面張力較小，高于一定溫度可能發(fā)生分解。 幾種常見工質(zhì)的適用范圍工質(zhì)（常壓）下沸點（℃）熔點（凝點）（℃）臨界點（℃）合適的工作 范圍（℃）對應(yīng)的壓力范圍（）氨337840～60～氟利昂112435 ――20～120～丙酮579820～120～甲醇649824030～130～水100050～250～導(dǎo)熱姆25712497200～350～汞36139――300～550～鉀77462――550～850～鈉89298――600～1200～ 工質(zhì)物性數(shù)據(jù)的選擇和計算查化工工藝設(shè)計手冊：，℃。甲醇定性溫度為：。軸承的預(yù)期計算壽命取為10年，軸承壽命計算公式[12]：，對于深溝球軸承，式中取3。它還必須與工質(zhì)相容。在工業(yè)應(yīng)用中，特別是化工裝置中的換熱器或是煙氣廢熱回收換熱器中，熱管可能直接與腐蝕性介質(zhì)或氣體接觸，這樣為了保證熱管能長期安全可靠地運行，與外部介質(zhì)的相容性也需在選擇管材時加以考慮。對槽道熱管，一般是用擠壓性能良好的鋁—鎂合金LF2LF紫銅等材料。（7)價廉。碳鋼的應(yīng)力：315～335，取。 常用管殼材料和工質(zhì)的相容性工質(zhì)鋁銅碳鋼鎳不銹鋼鈦氮√√√√√甲烷√√――――√――氨√√√√――甲醇√√√√――丙酮√√――√√――苯√――√――――――水√√√聯(lián)苯醚√――√√――鉀――――√――鈉――――――√√汞――――――――√――表24中， “√”表示管殼材料與工質(zhì)能相容；“”表示管殼材料和工質(zhì)不相容。設(shè)是蒸汽流動傳熱熱阻，設(shè)蒸發(fā)段的蒸汽壓力為，冷凝段的蒸汽壓力為，有： 實際上，由于氣——液交界面處的溫降以及蒸發(fā)段和冷凝段蒸汽流動的溫降都很小，因而其熱阻也可以忽略不計，故在設(shè)計計算中，、和常常忽略不計，所以此處僅考慮、和，總熱阻為各個熱阻之和。將數(shù)據(jù)代入： 則熱量損失效率：考慮到由軸承產(chǎn)生的熱量在菊形盤、導(dǎo)熱板和柔性線纜上傳導(dǎo)時也存在熱量損失，特別是筒體將散失掉相當(dāng)一部分的熱量，設(shè)計取，則熱管熱負(fù)荷： 由前計算可知：℃，設(shè)熱管蒸發(fā)段的傳熱面積為，蒸發(fā)段的對流傳熱系數(shù)為。 單根熱管的傳熱能力 每根熱管的傳熱能力= 總熱量熱管總數(shù)（根）單根熱管傳熱量總傳熱面積 8 熱管外徑蒸發(fā)段長度冷凝段長度 傳熱系數(shù) 321703第三章 熱管的設(shè)計 聲速極限條件下的蒸汽腔直徑由《熱管技術(shù)理論》可知，管徑設(shè)計的一個基本原則是管內(nèi)的蒸汽速度不超過一定的極限值。管外徑32（內(nèi)徑為）的熱管滿足要求。 幾種吸液芯結(jié)構(gòu)的有效毛細(xì)半徑[16～19]吸液芯結(jié)構(gòu)有效毛細(xì)半徑說明圓柱形毛細(xì)孔溝槽——毛細(xì)孔半徑矩形溝槽——溝槽寬度三角形溝槽——溝槽寬度——頂角圓形溝槽——溝槽寬度平行絲線芯——線間距絲網(wǎng)芯（多層）——絲網(wǎng)間距——網(wǎng)絲直徑燒結(jié)金屬氈——氈絲直徑——孔隙率①填充球（燒結(jié)芯）——顆粒半徑① 孔隙率：式中：為單位網(wǎng)格的纖維長度。 熱管傳熱極限的計算 熱管的傳熱能力雖然很大，但是也不可能無限地加大熱負(fù)荷。達(dá)到某些極限后，工質(zhì)不能連續(xù)流動，例如介質(zhì)冷凝后的回流量不能滿足蒸發(fā)段的蒸發(fā)量時，就會造成循環(huán)障礙，即使溫差加大，熱流壁也增加甚微，甚至不會增加。它以熱管橫截面上軸向平均熱流密度為縱坐標(biāo)，熱管兩端的溫差為為橫坐標(biāo)，概念性地對熱管傳熱