熱管技術(shù)在熱能工程中的應(yīng)用探究

摘 要：在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的今天，熱管技術(shù)的應(yīng)用也更加普遍，受到了人們的廣泛關(guān)注，在各個領(lǐng)域中都取得了很大的成就。本文主要是對熱管技術(shù)在熱能工程中的應(yīng)用做出簡單的探究，從熱管的組成部分、工作原理以及分類等方面出發(fā)，對熱管技術(shù)的應(yīng)用情況作出一系列的分析，為以后進(jìn)一步的使用提供參考。

關(guān)鍵詞：熱管技術(shù)；熱能加工；應(yīng)用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.16.096

0 引言

熱管一般是由管殼、吸液芯和端蓋三個部分組成，它的工作過程是由液體的蒸發(fā)、蒸汽的流動、蒸汽的凝結(jié)和凝結(jié)液的回流組成的閉合循環(huán)。這種結(jié)構(gòu)使熱管能夠處于一種封閉的狀態(tài)，并且能夠承受外界較大的壓力，同時保證了內(nèi)部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。熱管技術(shù)現(xiàn)已廣泛地應(yīng)用于宇航、電子、動力、化工、冶金、石油、交通等許多部門，是一種新型的傳熱元件。

1 熱管的工作原理

根據(jù)熱管的傳熱狀況，可以將熱管的工作過程分為蒸發(fā)段、輸送段、凝結(jié)段三個工作階段。當(dāng)熱源對熱管的一端進(jìn)行加熱時，工作液受熱沸騰而蒸發(fā)，蒸氣在壓差的作用下高速地流向熱管的另一端，在另一端放出潛熱而凝結(jié)。凝結(jié)液在吸液芯毛細(xì)抽吸力的作用下，從冷端返回?zé)岫?。如此反?fù)循環(huán)，熱量就從熱端不斷地傳遞到冷端，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。在熱量進(jìn)行傳遞的過程中，要將兩個部分的傳遞劃分開來，這樣做的好處是能夠保證熱量的有效傳遞，確保它在傳遞的過程中不會發(fā)生過多的熱量損失。

2 熱管的分類

熱管的類型很多，通常按照不同的劃分標(biāo)準(zhǔn)有不同的分類方式。按工作溫度劃分，熱管一般分為極低溫?zé)峁埽üぷ鳒囟鹊陀?200℃）、低溫?zé)峁埽üぷ鳒囟仍?200℃～50℃）、常溫?zé)峁埽üぷ鳒囟仍?0℃～250℃）、中溫?zé)峁埽üぷ鳒囟仍?50℃～600℃）、高溫?zé)峁埽üぷ鳒囟雀哂?00℃）。按工作液回流的原理劃分，熱管一般分為內(nèi)裝有吸液芯的有芯熱管、兩項閉式熱虹吸管、重力輔助熱管、旋轉(zhuǎn)熱管。按形狀劃分，熱管一般分為管形、板形、室形、L形、可彎曲形等。

3 熱管技術(shù)的特點

（1）安全性。熱管技術(shù)在實踐操作的時候是沒有障礙的，也不會涉及二次轉(zhuǎn)換，所以一般工作的時候不會發(fā)生損壞。在工作的過程中能夠保證相配套的設(shè)備正常運行，確保了整個工作過程的安全性。

（2）傳熱效率高。熱管在進(jìn)行熱量傳遞的時候一般是使用他本身的導(dǎo)熱單元，導(dǎo)熱性能較強。相比于一般的金屬來說，熱管能夠更好的傳遞能量。同時，熱管的效率通常都在80%以上，能夠有效地利用熱能，保證能源的合理利用。

4 熱管在熱能工程中的應(yīng)用

（1）熱控制技術(shù)。熱控制技術(shù)是利用熱阻的變化達(dá)到傳遞熱能的目的，這樣做的好處是能夠有效的控制溫度的變化，使溫度的傳遞具有一定的規(guī)律性。在一般的情況下，通過這種技術(shù)可以有效的控制熱源以及冷源的溫度，確保兩者之間以一個穩(wěn)定的形式存在。

（2）均溫技術(shù)。均溫技術(shù)是通過對熱管的溫度進(jìn)行調(diào)整，將它每一處的溫度進(jìn)行一個統(tǒng)一的劃分，確保溫度能夠統(tǒng)一的進(jìn)行控制。

（3）高溫技術(shù)。高溫技術(shù)指的是將液態(tài)金屬作為它工作的主體。相對于其他的金屬而言，液態(tài)金屬造成的蒸汽壓一般來說是比較低的，不會給熱管帶來傷害。這種技術(shù)也應(yīng)用在其他方面，比如核工程、太陽能發(fā)電廠等等。

5 熱管在工程中的應(yīng)用

（1）在鐵路工程上的應(yīng)用。我國很多地方一年當(dāng)中多數(shù)時期土壤都處于一種動土的狀態(tài)，每當(dāng)溫度升高，動土就會從下而上的融化，導(dǎo)致鐵路路基松懈，引發(fā)鐵路脫軌等嚴(yán)重的交通事故。為了解決這一問題，就可以采用低溫?zé)峁芗夹g(shù)。首先在凍土層中埋上低溫?zé)峁?，在溫度較低的時候，熱管就會散發(fā)一定的熱量，保證土層的穩(wěn)定性。而當(dāng)溫度比較高的時候，因為溫度的升高，熱管內(nèi)部的氣體不再冷凝，從而保證了內(nèi)外的氣壓得到平衡，確保溫度能夠一直保持一個穩(wěn)定的狀態(tài)。

（2）在航空航天上的應(yīng)用。在航空事業(yè)中，航空器的使用都面臨著一個共同的問題，即航天器背對太陽的一側(cè)溫度是比較低的，而正對著太陽的一側(cè)溫度是比較高的，這樣就無法對空氣的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，導(dǎo)致同一個航天器兩側(cè)表面溫度之差達(dá)到300多度。這種情況也可以用熱管技術(shù)進(jìn)行調(diào)整，確保航天器兩側(cè)的溫度達(dá)到一個合理的相差范圍。將溫度較低的一側(cè)看做冷凝段，而將溫度較高的一側(cè)看做蒸發(fā)段，利用熱管技術(shù)來平衡航天器的整體溫度。

（3）在紡織業(yè)的應(yīng)用。目前，紡織業(yè)可以利用熱管技術(shù)對廢氣進(jìn)行余熱處理。它工作的流程主要是對紡織過程產(chǎn)生的廢氣熱能進(jìn)行回收，再把回收的熱能送到其他需要的地方。這個工作的過程必須要用到廢氣，一旦廢氣排出就可以進(jìn)行回收，從而避免不必要的熱能損失，起到了節(jié)能減排的作用。此外，在回收的過程中，外部風(fēng)的進(jìn)入也可能影響回收的效果。在對外部風(fēng)進(jìn)行利用的時候，要結(jié)合內(nèi)部的工作情況適當(dāng)?shù)倪M(jìn)行使用，力求使紡織業(yè)的余熱回收達(dá)到更好的效果。

（4）在煉焦?fàn)t余熱回收工程的應(yīng)用。煉焦?fàn)t煙囪排放出來的煙氣一般都具有較高的溫度，如果不能對其進(jìn)行回收利用的話，就會造成很大的能量浪費。所以為了避免熱能的大量浪費，可以采用將熱管安裝到煉焦?fàn)t煙囪的內(nèi)部，利用熱管來回收煉焦?fàn)t工作過程中產(chǎn)生的余熱，保證了能源的有效使用。

6 結(jié)語

近幾年來，隨著社會的發(fā)展，人類對于資源的開發(fā)和利用不斷地加快，導(dǎo)致了各種資源慢慢地走向衰竭。而將熱管技術(shù)應(yīng)用于熱能工程等領(lǐng)域，就能夠?qū)崿F(xiàn)能源的有效利用，從而節(jié)省了大量的能源。隨著熱管應(yīng)用的逐漸普及，我們?nèi)孕璨粩嗟靥剿餮芯?，盡早地解決熱管在應(yīng)用當(dāng)中出現(xiàn)的一些問題，使熱管技術(shù)能夠更加快速有效地推廣開來，更好的作用于我們的生產(chǎn)與生活。

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作者簡介：趙若焱（1988-），女，陜西西安人，碩士，助教，研究方向：電廠熱能。endprint