2020年传热学热管.ppt

一、热管的发现
“热管”的传热元件，它充分利用了热传导原理与致冷介质的快速热传递性质，透过热管将发热物体的热量迅速传递到热源外，其导热能力超过任何已知金属的导热能力，在散热器制造行业占有重要的地位。
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传热学热管
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二、应用前景
热管传热利用了热传导原理与致冷介质的快速 热传递性质，通过热管将发热物体的热量迅速传递到热源外。
采用热管技术使得散热器即便采用低转速、低风量电机，甚至不需风机，完全采用自冷方式，同样可以得到满意的散热效果，使得困扰风冷散热的噪音问题以及大功率电力模块散热问题得到良好解决，开辟了散热行业的新天地。
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传热学热管
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三、热管的基本工作原理
工作原理：
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。热传递有三种方式：辐射、对流、传导，其中热传导最快。热管就是利用蒸发制冷，使得热管两端温度差很大，使热量快速传导。
典型的热管由管壳、吸液芯和端盖组成，×（101--104)Pa的负压后充以适量的工作液体，使紧贴管内壁毛细多孔材料中的吸液芯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细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。
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传热学热管
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热管图示
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传热学热管
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四、组成与工作过程
组成及材质要求
一般热管由管壳、吸液芯和端盖组成。热管内部被抽成负压状态，
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。
热管材料:应满足使用的温度要求，并且要耐压，有好的导热性能和化学稳定性。一般采用铜、铝、碳素钢、不锈钢、钢姆复合管等。在特殊情况下，也可以采用非金属材料，如玻璃、陶瓷等。
热管的工质选择，主要取决于热管的工作温度范围，工质物理性质与工质、管壳以及管芯之间的化学相容性。其其体要求是。汽化潜热高、导热系数高、粘度低、表面张力大、适当的沸点等。
在热管中蒸汽或液体的流动，都需要一定的压差来克服其流动阻力，这些压差必须由管芯和液体所产生的毛细压头来加以平衡
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传热学热管
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四、组成与工作过程
工作过程
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。
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传热学热管
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五、热管的基本特性
1很高的导热性-------------汽、液相变传热，热阻很小
2优良的等温性-------------蒸汽处于饱和状态，饱和蒸汽的压力决定于饱和温度，饱和蒸汽从蒸发段流向冷凝段所产生的压降很小
3热流密度可变性----------热管可以独立改变蒸发段或冷却段的加热面积，
4热流方向可逆性---------一根水平放置的有芯热管，由于其内部循环动力是毛细力，因此任意一端受热就可作为蒸发段，而另一端向外散热就成为冷凝段
5热二极管与热开关性能----热管可做成热二极管或热开关，所谓热二极管就是只允许热流向一个方向流动，而不允许向相反的方向流动；热开关则是当热源温度高于某一温度时，热管开始工作，当热源温度低于这一温度时，热管就不传热。
6恒温特性(可控热管)------普通热管的各部分热阻基本上不随加热量的变化而变，因此当加热量变化时，热管各部分的温度亦随之变化。
7环境的适应性-----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
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传热学热管
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六、热管的分类
(1)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)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。
(3)按管壳与工