【文章內(nèi)容簡介】 氣輪機(jī)的葉片、鉆頭、手術(shù)刀等等，熱管也可做成分離式的，以適應(yīng)長距離或沖熱流體不能混合的情況下的換熱；熱管既可以用于電子設(shè)備熱設(shè)計(jì) 大作業(yè) 地面（重力 場），也可用于空間（無重 力場）。 上 圖表示了熱管管內(nèi)汽 液交界面形狀，蒸氣質(zhì)量流量，壓力以及管壁溫度 T w 和管 內(nèi)蒸氣溫度 T v 沿管長的變化趨勢 .沿整個(gè)熱管長度，汽 液交界處的汽相與液相之間的靜壓差都與該處的局部毛細(xì)壓差相平衡。 △ Pc （毛細(xì)壓頭 — 是熱管內(nèi)部工作液體循環(huán)的推動力，用來克服蒸汽從蒸發(fā)段流向冷凝段的壓力降 △ Pv，冷凝液體從冷凝段流回蒸發(fā)段的壓力降 △ Pl 和重力場對液體流動的壓力降（△ Pg 可以是正值，是負(fù)值或?yàn)? 零，視熱管在重力場中的位置而定）。 因此，△ Pc ≥ △ Pl +△ P v +△ Pg 是熱管正常工作的必要備件。 由于熱管的用途、種類和型式較多，再加上熱管在結(jié)構(gòu)、材 質(zhì)和工作液體等方面各有不同之處，故而對熱管的分類也很多，常用的分類方法有以下幾種： 電子設(shè)備熱設(shè)計(jì) 大作業(yè) ⑴按照熱管管內(nèi)工作溫度區(qū)分熱管可分為低溫?zé)峁埽?— 273－－－0℃）、常溫?zé)峁埽?0— 250℃）、中溫?zé)峁?[250－－－ 450℃）、 高溫?zé)峁?(450一 1000℃）等。 (2)按照工作液體回流動力區(qū)分熱管可分為有芯熱管、兩相閉式熱虹吸管（又稱重力熱管）、重力輔助熱管、旋轉(zhuǎn)熱管、電流體動力熱管、磁流體動力熱管、滲透熱管 等等。 ⑶按管殼與工作液體的組合方式劃分（這是一種習(xí)慣的劃分方法）可分為銅 — 水熱管、碳鋼。水熱管、銅鋼復(fù)合 — 水熱管、鋁 — 丙酮熱管、碳鋼榮熱管、不銹鋼．鈉熱管等等。 ⑷按結(jié)構(gòu)形式區(qū)分可分為普通熱管、分離式熱管、毛紉泵回路熱管、微型熱管、平板熱管、徑向熱管等。 ⑸按熱管的功用劃分可分為傳輸熱量的熱管、熱二極管、熱開關(guān)、熱控制用熱管、仿真熱管、制冷熱管等等。 影響熱管壽命的因素很多，歸結(jié)起來，造成效管不相容的主要形式有以下三方面，即：產(chǎn)生不凝性氣體；工作液體熱物性惡化；管殼材料的腐蝕、溶解。 ⑴產(chǎn)生不 凝性氣體由于工作液體與管完材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或電化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生不凝性氣體，在熱管工作時(shí)，該氣體被蒸汽流吹掃到?jīng)_凝電子設(shè)備熱設(shè)計(jì) 大作業(yè) 段聚集起來形成氣塞，從而使有效冷凝面積減小，熱阻增大，傳熱性能惡化，傳熱能力降低甚至失效。 ⑵工作液體物性惡化有機(jī)工作介質(zhì)在一定溫度下，會逐漸發(fā)生分解，這主要是由于有機(jī)工作液體的性質(zhì)不穩(wěn)定，或與殼體材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使工作介質(zhì)改變其物理性能，如甲苯、烷、烴類等有機(jī)工作液體易發(fā)生該類不相容現(xiàn)象。 ⑶管殼材料的腐蝕、溶解工作液體在管殼內(nèi)連續(xù)流動，同時(shí)存在著溫差、雜質(zhì)等因素，使管殼材料發(fā)生溶解和腐蝕， 流動阻力增大，使熱管傳熱性能降低。當(dāng)管殼被腐蝕后，引起強(qiáng)度下降，甚至引起管殼的腐蝕穿孔，使熱管完全失效。這類現(xiàn)象常發(fā)生在堿金屬高溫?zé)峁苤小? 熱管散熱的應(yīng)用特點(diǎn) 整體式換熱器特點(diǎn)： （ 1）、傳熱效率高，熱管的冷、熱側(cè)均可根據(jù)需要采用高頻焊翅片強(qiáng)化傳熱，彌補(bǔ)一般氣 — 氣換熱器換熱系數(shù)低的弱點(diǎn)。 （ 2）、有效地避免冷、熱流體的串流，每根熱管都是相對獨(dú)立的密閉單元，冷、熱流體都在管外流動，并由中間密封板嚴(yán)密的將冷、熱流體隔開。 電子設(shè)備熱設(shè)計(jì) 大作業(yè) （ 3）、有效的防止露點(diǎn)腐蝕，通過調(diào)整熱管根數(shù)或調(diào)整熱管冷熱側(cè)的傳熱面積比，使熱管壁溫提高到露點(diǎn)溫度以上。 （ 4）、有效的防止積灰，換熱器設(shè)計(jì)可采用變截面結(jié)構(gòu)，保證流體進(jìn)出口等流速流動，達(dá)到自清灰的目的。 （ 5）、無任何轉(zhuǎn)動部件，沒有附加動力消耗，不需要經(jīng)常更換元件，即使有部分元件損壞，也不影響正常生產(chǎn)。 （ 6）、單根熱管的損壞不影響其它的熱管，同時(shí)對整體換熱效果的影響也可忽略不計(jì)。 分離式熱管換熱器的特點(diǎn)： （ 1）、裝置的受熱段和放熱段可視現(xiàn)場情況而分開布置，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳熱，這就給工藝設(shè)計(jì)帶來了 較大的靈活性，也給裝置的大型化、熱能的綜合利用以及熱能利用系統(tǒng)的優(yōu)化創(chuàng)造了良好的條件。 （ 2）、工作介質(zhì)的循環(huán)是依靠冷凝液的位差和密度差的作用，不需要外加動力，無機(jī)械運(yùn)行部件，增加了設(shè)備的可靠性，也極大地減少了運(yùn)營費(fèi)用。 （ 3）、放熱段與受熱段彼此獨(dú)立，易于實(shí)現(xiàn)流體分割、密封、因而能適用于易燃易爆等危險(xiǎn)性流體的換熱，并且也可實(shí)現(xiàn)一種流體與多種流體的同時(shí)換熱。 電子設(shè)備熱設(shè)計(jì) 大作業(yè) （ 4）、受熱段與放熱段管束可根據(jù)冷、熱流體的性能及工藝要求選擇不同的結(jié)構(gòu)參數(shù)和材質(zhì)，從而可有效地解決設(shè)備的露點(diǎn)腐蝕和積灰問題。 （ 5）、根據(jù)工 藝要求，可以將流體順、逆流混合布置，以適應(yīng)較寬的溫度范圍。 （ 6）、系統(tǒng)換熱元件由多片熱管管束組成，各片之間相互獨(dú)立，因此，其中一片甚至幾片損壞或失效不會影響整個(gè)系統(tǒng)的安全運(yùn)行。 熱管原理熱管構(gòu)造熱管制作 熱管技術(shù)是 1963年美國 LosAlamos 國家實(shí)驗(yàn)室的 發(fā)明的一種稱為“熱管”的傳熱元件，它充分利用了熱傳導(dǎo)原理與致冷介質(zhì)的快速熱傳遞性質(zhì)，透過熱管將發(fā)熱物體的熱量迅速傳遞到熱源外，其導(dǎo)熱能力超過任何已知金屬的導(dǎo)熱能力。熱管技術(shù)以前被廣泛應(yīng)用在宇航、軍工等行業(yè)，自從被引入散熱器 制造行業(yè)，使得人們改變了傳統(tǒng)散熱器的設(shè)計(jì)思路，擺脫了單純依靠高風(fēng)量電機(jī)來獲得更好散熱效果的單一散熱模式，采用熱管技術(shù)使得散熱器即便采用低轉(zhuǎn)速、低風(fēng)量電機(jī)，同樣可以得到滿意效果，使得困擾風(fēng)冷散熱的噪音問題得到良好解決，開辟了散熱行業(yè)新天地。 從熱力學(xué)的角度看，為什么熱管會擁有如此良好的導(dǎo)熱能力電子設(shè)備熱設(shè)計(jì) 大作業(yè) 呢？物體的吸熱、放熱是相對的，凡是有溫度差存在的時(shí)候，就必然出現(xiàn)熱從高溫處向低溫處傳遞的現(xiàn)象。從熱傳遞的三種方式：輻射、對流、傳導(dǎo)，其中熱傳導(dǎo)最快。熱管就是利用蒸發(fā)制冷，使得熱管兩端溫度差很大，使熱量快速傳導(dǎo)。一般熱 管由管殼、吸液芯和端蓋組成。熱管內(nèi)部是被抽成負(fù)壓狀態(tài)，充入適當(dāng)?shù)囊后w，這種液體沸點(diǎn)低，容易揮發(fā)。管壁有吸液芯，其由毛細(xì)多孔材料構(gòu)成。熱管一段為蒸發(fā)端，另外一段為冷凝端，當(dāng)熱管一段受熱時(shí)，毛細(xì)管中的液體迅速蒸發(fā)，蒸氣在微小的壓力差下流向另外一端，并且釋放出熱量，重新凝結(jié)成液體，液體再沿多孔材料靠毛細(xì)力的作用流回蒸發(fā)段，如此循環(huán)不止，熱量由熱管一端傳至另外一端。這種循環(huán)是快速進(jìn)行的，熱量可以被源源不斷地傳導(dǎo)開來。 3 熱管 技術(shù)的 應(yīng)用與發(fā)展 熱管是美國通用發(fā)電機(jī)工程師 gaugler 早在 1942 年就提出的理論 ，并且在 1944 年取得了專利。但是直到 1963 年，科學(xué)家 gee 第一個(gè)發(fā)明并且成功地制造出了熱管，熱管才普遍地受到人們的重視，逐漸成為一種提高傳熱效率的元件。 在上個(gè)世紀(jì) 70 年代后，熱管才由理論階段進(jìn)入應(yīng)用階段，但由于技術(shù)的不成熟以及高昂的成本，當(dāng)時(shí)使用范圍僅僅限制在航天、核電等高端技術(shù)領(lǐng)域。當(dāng)時(shí)在太空中運(yùn)行的航天器由于其面向太陽和背向太陽的部件溫差太大，導(dǎo)致其無法正常工作且容易損壞，利用熱管技術(shù)使其達(dá)到熱平衡良好地解決了這個(gè)問題。 進(jìn)入 80 年代后，隨著技術(shù)的不斷完善，以及成本的降低， 熱管技術(shù)開始廣泛的進(jìn)入大專院校、科研院所、民用工業(yè)、大型工業(yè)設(shè)備以及生產(chǎn)上。 電子設(shè)備熱設(shè)計(jì) 大作業(yè) 在大專院校、科研院所的電力電子產(chǎn)品和技術(shù)的研發(fā)過程中，散熱設(shè)計(jì)是其要解決的核心技術(shù)之一，采用熱管散熱技術(shù)既可避免風(fēng)冷散熱的降溫效果有限，噪音大，風(fēng)扇使用壽命短的缺點(diǎn)。又可避免水冷散熱體積大、安裝和維護(hù)不方便，容易滴漏、安全性不高，價(jià)格相對較高的缺點(diǎn)。 可以大大縮短產(chǎn)品研發(fā)周期、節(jié)約設(shè)備投資、降低研發(fā)經(jīng)費(fèi)，提高產(chǎn)品的性能和科技含量。 又如在高原地帶鋪設(shè)石油管道或鐵路，使用熱管可以防止凍土層被破壞。利用熱管組成換熱器來回收工業(yè)生產(chǎn) 中的廢熱可節(jié)約大量的能源。 在電力電子行業(yè)，因?yàn)闊峁茏岳渖嵯到y(tǒng)無需風(fēng)扇、沒有噪音、免維修、安全可靠、使用壽命長，熱管風(fēng)冷甚至自冷可以取代水冷系統(tǒng)，節(jié)約水資源和相關(guān)的輔助設(shè)備投資。此外，熱管散熱還能將發(fā)熱件集中，甚