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熱管的工作原理

發布時間:2024-11-18 10:20:03人氣:295

熱管工作過程可分為六個階段:

(1) 外部熱源對熱管蒸發段加熱。熱量由管壁外面依次傳給管壁包含液體的吸液芯;

(2) 液體溫度上升,液面上產生蒸發、汽化,熱以潛熱形式傳給蒸汽;

(3) 隨著溫度上升,飽和蒸汽壓力也上升,因而,蒸汽在壓力差作用下,由蒸汽通路流過,流向溫度和壓力都較低的另一端--冷凝段;

(4) 蒸氣在冷凝段的氣液界面處,冷凝放出潛熱;

(5) 熱從氣液界面處順次經過吸液芯,管壁(冷凝段的管壁) 放給外部吸熱源;

(6) 冷凝段,依靠毛細壓力作用,通過吸液芯,從冷凝段返回蒸發段完成一個環流循環。如此反復循環,熱管不斷地工作。在六個過程中,(3)(6)為物質移動現象,其余過程為傳熱現象。即熱管工作過程中包含傳熱,能量傳遞,又包括傳質。

一般地說,熱管理論是描述同時出現的流體動力和傳熱過程,用流體動力學理論來說明環流過程(循環過程),其主要的任務是決定循環量,從而確定熱管的傳熱能力。同時也描述和確定影響循環量。傳熱理論本質上是涉及輸入和輸出熱管的熱量,主要用來予測總的傳熱系數,進行傳熱計算。因為熱管是借助于蒸發(氣化)和冷凝過程所以,它受到一些限制,傳熱理論用于研究這些限制,并提供傳熱模型。

當熱管在地面上應用時,可以讓重力來幫助凝液回流,這時只要將熱管傾斜放置,加熱段在下,冷卻段在上就可以了,這樣的熱管叫重力輔助熱管。由于重力可以幫助回流,對吸液芯的要求大為降低。如果將熱管垂直放置,管內不加吸液芯,完全靠重力回流液體,這樣的熱管又叫熱虹吸管。由此可見,熱虹吸管結構簡單,制造容易,成本低廉,因而廣泛地應用于節能工程中。

熱管由于靠工質的相變傳熱,因而具有優異的傳熱特性,如果將一支熱管與外形尺寸完全相同的一支銅棒進行比較,將它們的一端同時插入熱源中,當二者傳遞相同的功率時,熱管具有良好的軸向等溫性,而銅棒卻有明顯的溫度降落。熱管可以在很小的溫差下傳輸大量的熱量。熱管的相當導熱系數比導熱性能良好的銅可高出幾十倍,甚至數百倍,因而有超導熱體之稱。


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