热管(热管式换热器)

什么是热管？

热管是依靠自身内部工作液体相变实现传热的一种传热元件，它利用工质的蒸发与冷凝来传递热量，不需要外加动力而工质自行循环。通过吸收热量热管内部的工质由蒸发段向上不停地运输，到上部冷凝段放热后，冷凝液靠自身的重力回流到蒸发段。

热管以其很高的导热性，优良的等温性，热流密度的可变性等特性，被广泛应用于集中供热等诸多领域。

热管在太阳热水器上分单臂热管式真空管和双臂热管式真空管。

单臂热管的结构外管为玻璃，内管直接使用热管，内外管之间抽成真空以绝热，吸收膜在翅片上，比较直观，一下就能看见热管。热管管壳金属与玻璃外管热压真空封接，但成本价格高。

双臂热管内管用玻璃，内管外表面涂以选择性吸收涂层，外管热管也用玻璃，内外管玻璃抽成真空，热管与玻璃真空管黏接，这种热管太阳吸收率可达95%以上，而红外辐射可小于0.03，因此可以得到较高的工作温度，而且经济实惠，价格低廉，可以大力推广。

热管的基本简介

热管（heat pipe）技术以前被广泛应用在宇航、军工等行业，自从被引入散热器制造行业，使得人们改变了传统散热器的设计思路，摆脱了单纯依靠高风量电机来获得更好散热效果的单一散热模式，采用热管技术使得散热器即便采用低转速、低风量电机，同样可以得到满意效果，使得困扰风冷散热的噪音问题得到良好解决，开辟了散热行业新天地。现在常见于cpu的散热器上。
从热力学的角度看，为什么热管会拥有如此良好的导热能力呢？物体的吸热、放热是相对的，凡是有温度差存在的时候，就必然出现热从高温处向低温处传递的现象。从热传递的三种方式来看（辐射、对流、传导），其中对流传导最快。热管是利用介质在热端蒸发后在冷端冷凝的相变过程（即利用液体的蒸发潜热和凝结潜热），使热量快速传导。一般热管由管壳、吸液芯和端盖组成。热管内部是被抽成负压状态，充入适当的液体，这种液体沸点低，容易挥发。管壁有吸液芯，其由毛细多孔材料构成。热管一端为蒸发端，另外一端为冷凝端，当热管一端受热时，毛细管中的液体迅速汽化，蒸气在热扩散的动力下流向另外一端，并在冷端冷凝释放出热量，液体再沿多孔材料靠毛细作用流回蒸发端，如此循环不止，直到热管两端温度相等（此时蒸汽热扩散停止）。这种循环是快速进行的，热量可以被源源不断地传导开来。

热管的基本特性

热管是依靠自身内部工作液体相变来实现传热的传热元件，具有以下基本特性。 热管的形状可随热源和冷源的条件而变化，热管可做成电机的转轴、燃气轮机的叶片、钻头、手术刀等等，热管也可做成分离式的，以适应长距离或冲热流体不能混合的情况下的换热；热管既可以用于地面（重力场），也可用于空间（无重力场）。
左图表示了热管管内汽-液交界面形状，蒸气质量流量，压力以及管壁温度 T w 和管内蒸气温度 T v 沿管长的变化趋势.沿整个热管长度，汽-液交界处的汽相与液相之间的静压差都与该处的局部毛细压差相平衡。
△ Pc（毛细压头—是热管内部工作液体循环的推动力，用来克服蒸汽从蒸发段流向冷凝段的压力降
△ Pv，冷凝液体从冷凝段流回蒸发段的压力降
△Pl和重力场对液体流动的压力降（△Pg可以是正值，是负值或为零，视热管在重力场中的位置而定）。
因此，△ Pc ≥ △Pl +△ P v +△ Pg是热管正常工作的必要备件。
由于热管的用途、种类和型式较多，再加上热管在结构、材质和工作液体等方面各有不同之处，故而对热管的分类也很多，常用的分类方法有以下几种：
⑴按照热管管内工作温度区分热管可分为低温热管（—273－－－0℃）、常温热管（0—250℃）、中温热管[250－－－450℃）、高温热管(450一1000℃）等。
[2)按照工作液体回流动力区分热管可分为有芯热管、两相闭式热虹吸管（又称重力热管）、重力辅助热管、旋转热管、电流体动力热管、磁流体动力热管、渗透热管等等。
⑶按管壳与工作液体的组合方式划分（这是一种习惯的划分方法）可分为铜—水热管、碳钢。水热管、铜钢复合—水热管、铝—丙酮热管、碳钢·荣热管、不锈钢．钠热管等等。
⑷按结构形式区分可分为普通热管、分离式热管、毛纫泵回路热管、微型热管、平板热管、径向热管等。
⑸按热管的功用划分可分为传输热量的热管、热二极管、热开关、热控制用热管、仿真热管、制冷热管等等。

热管由什么组成的？

热管是在航天器热控制中应用的一种有效的传热元件。它具有极高热导效果，一般由管壳、管芯和工质（工作介质）组成。1942年美国R.S.高勒提出了热管的概念。1963年美国G.M.格罗弗发明热管，此后热管的研究和应用得到迅速发展。1967年，美国第一次把一根“水—不锈钢”热管装在卫星上，进行了空间飞行试验，次年首次应用于“测地卫星”。从此热管在航天器热控制中的应用日益广泛。中国在1976年12月发射的返回型人造卫星上首次应用了热管。

什么是热管？

热管是一种高效传热元件。把一支金属管的两端密封起来，向管内注入适量的工作液，抽成真空，就形成一支热管。当热源对其一端加热时，工作液吸热而汽化，蒸汽在压差作用下，高速流向另一端，向冷源放出潜热而凝结，凝结液体从冷源返回至热源，如此循环，就把热量不断从热源传至冷源。

热管的工作原理是什么

原理

在加热热管的蒸发段，管芯内的工作液体受热蒸发，并带走热量，该热量为工作液体的蒸发潜热，蒸汽从中心通道流向热管的冷凝段，凝结成液体，同时放出潜热，在毛细力的作用下，液体回流到蒸发段。这样，就完成了一个闭合循环，从而将大量的热量从加热段传到散热段。

当加热段在下，冷却段在上，热管呈竖直放置时，工作液体的回流靠重力足可满足，无须毛细结构的管芯，这种不具有多孔体管芯的热管被称为热虹吸管。热虹吸管结构简单，工程上广泛应用。

扩展资料：

一、基本工作

典型的热管由管壳、吸液芯和端盖组成，将管内抽成1·3×（10负1－10负4）Pa的负压后充以适量的工作液体，使紧贴管内壁的吸液芯毛细多孔材料中充满液体后加以密封。

管的一端为蒸发段（加热段），另一端为冷凝段（冷却段），根据应用需要在两段中间可布置绝热段。当热管的一端受热时毛纫芯中的液体蒸发汽化，蒸汽在微小的压差下流向另一端放出热量凝结成液体，液体再沿多孔材料靠毛细力的作用流回蒸发段。

如此循环不己，热量由热管的一端传至另—端。热管在实现这一热量转移的过程中，包含了以下六个相互关联的主要过程：

（1）热量从热源通过热管管壁和充满工作液体的吸液芯传递到（液－汽）分界面；

（2）液体在蒸发段内的（液－汽）分界面上蒸发；

（3）蒸汽腔内的蒸汽从蒸发段流到冷凝段；

（4）蒸汽在冷凝段内的汽·液分界面上凝结：

（5）热量从（汽－液）分界面通过吸液芯、液体和管壁传给冷源：

（6）在吸液芯内由于毛细作用使冷凝后的工作液体回流到蒸发段。

二、热管分类

由于热管的用途、种类和型式较多，再加上热管在结构、材质和工作液体等方面各有不同之处，故而对热管的分类也很多，常用的分类方法有以下几种。

1、温度区分

按照热管管内工作温度区分，热管可分为低温热管（-273 － 0℃）、常温热管（0－250℃）、中温热管（250－450℃）、高温热管（450－1000℃）等。

2、回流动力区分

按照工作液体回流动力区分，热管可分为有芯热管、两相闭式热虹吸管（又称重力热管）、重力辅助热管、旋转热管、电流体动力热管、磁流体动力热管、渗透热管等等。

3、组合方式划分

按管壳与工作液体的组合方式划分，（这是一种习惯的划分方法）可分为铜—水热管、碳钢—水热管、铜钢复合—水热管、铝—丙酮热管、碳钢·荣热管、不锈钢·钠热管等等。

4、结构形式区分

按结构形式区分，可分为普通热管、分离式热管、毛细泵回路热管、微型热管、平板热管、径向热管等。

5、功用划分

按热管的功用划分，可分为传输热量的热管、热二极管、热开关、热控制用热管、仿真热管、制冷热管等等。

参考资料：百度百科—热管原理