熱管簡介從熱力學(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)熱從大溫處向小溫處傳遞的現(xiàn)象。從熱傳遞的三種方式:輻射、對流、傳導(dǎo)，其中熱輻射最快。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)。熱管一段為蒸發(fā)端，另外一段為冷凝端，當(dāng)熱管一端受熱時(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，液體由重力的作用流回蒸發(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的傳導(dǎo)開來。

熱管，是一種導(dǎo)熱性能的傳熱元件，它通過在全封閉真空管內(nèi)的液體的蒸發(fā)與凝結(jié)來傳遞熱量。具有很好的導(dǎo)熱性、優(yōu)良的等溫性、熱流密度可變性、熱流方向酌可逆性、可遠(yuǎn)距離傳熱、恒溫特性(可控?zé)峁?、熱二極管與熱開關(guān)性能等一系列優(yōu)點(diǎn)，并且由熱管組成的換熱器具有傳熱效率大、結(jié)構(gòu)緊湊、流體阻損小等優(yōu)點(diǎn)。由于其特殊的傳熱特性，因而可控制管壁溫度，避免露點(diǎn)腐蝕。但價(jià)格相對較大。基本工作典型的熱管由管殼和端蓋組成，將管內(nèi)抽成1·3×(10負(fù)1-10負(fù)4)Pa的負(fù)壓后充以適量的工作液體。管的一端為蒸發(fā)段(加熱段)，另一端為冷凝段(冷卻段)，熱量由熱管的一端傳至另-端?；咎匦詿峁苁且揽孔陨韮?nèi)部工作液體相變來實(shí)現(xiàn)傳熱的傳熱元件，具有以下基本特性。

(1)導(dǎo)熱性好

熱管內(nèi)部主要靠工作液體的汽、液相變傳熱，熱阻很小，因此具有很好的導(dǎo)熱能力。與銀、銅、鋁等金屬相比，單位重量的熱管可多傳遞幾個(gè)數(shù)量級的熱量。當(dāng)然，導(dǎo)熱性也是相對而言的，溫差總是存在的，不可能違反熱力學(xué)第二定律，并且熱管的傳熱能力受到各種因素的限制，存在著一些傳熱極限;熱管的軸向?qū)嵝院軓?qiáng)，徑向并無太大的改善(徑向熱管除外)。

2)優(yōu)良的等溫性

熱管內(nèi)腔的蒸汽是處于飽和狀態(tài)，飽和蒸汽的壓力決定于飽和溫度，飽和蒸汽從蒸發(fā)段流向冷凝段所產(chǎn)生的壓降很小，根據(jù)熱力學(xué)中的方程式可知，溫降亦很小，因而熱管具有優(yōu)良的等溫性。

(3)熱流密度可變性

熱管可以獨(dú)立改變蒸發(fā)段或冷卻段的加熱面積，即以較小的加熱面積輸入熱量，而以較大的冷卻面積輸出熱量，或者熱管可以較大的傳熱面積輸入熱量，而以較小的冷卻面積輸出熱量，這樣即可以改變熱流密度，解決一些其他方法難以解決的傳熱難題。

(4)熱二極管與熱開關(guān)性能

熱管可做成熱二極管或熱開關(guān)，所謂熱二極管就是只允許熱流向一個(gè)方向流動，而不允許向相反的方向流動;熱開關(guān)則是當(dāng)熱源溫度高于某一溫度時(shí)，熱管開始工作，當(dāng)熱源溫度低于這一溫度時(shí)，熱管就不傳熱。

(5)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;熱管既可以用于地面(重力場)，也可用于空間(無重力場)。

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Tw和管內(nèi)蒸氣溫度Tv沿管長的變化趨勢.沿整個(gè)熱管長度，?！鱌c，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(△Pg可以是正值，是負(fù)值或?yàn)榱悖暉峁茉谥亓鲋械奈恢枚?。因此，△Pc≥△Pl+△Pv+△Pg是熱管正常工作的必要備件。

熱管分類由于熱管的用途、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。

溫度區(qū)分按照熱管管內(nèi)工作溫度區(qū)分，熱管可分為低溫?zé)峁?-273 - 0℃)、常溫?zé)峁?0-250℃)、中溫?zé)峁?250-450℃)、熱管(450-1000℃)等。

回流動力區(qū)分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。

組合方式劃分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。

結(jié)構(gòu)形式區(qū)分按結(jié)構(gòu)形式區(qū)分，可分為普通熱管、分離式熱管、毛細(xì)泵回路熱管、微型熱管、平板熱管、徑向熱管等。

功用劃分按熱管的功用劃分，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。

性能壽命熱管的相容性是指熱管在預(yù)期的設(shè)計(jì)壽命內(nèi)，管內(nèi)工作液體同殼體不發(fā)生顯著的化學(xué)反應(yīng)或物理變化，或有變化但不足以影響熱管的工作性能。相容性在熱管的應(yīng)用中具有重要的意義。只有長期相容性良好的熱管，才能保證穩(wěn)定的傳熱性能，長期的工作壽命及工業(yè)應(yīng)用的可能性。碳鋼-水熱管正是通過化學(xué)處理的方法，有效地解決了碳鋼與水的化學(xué)反應(yīng)問題，才使得碳鋼-水熱管這種高性能、長壽命、低成本的熱管得以在工業(yè)中大規(guī)模推廣使用。

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。

(1)產(chǎn)生不凝性氣體由于工作液體與管殼材料發(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。

(2)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。

(3)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Ｕ郫B編輯本段熱管制造熱管的主要零部件為管殼、端蓋(封頭)、吸液芯、腰板(連接密封件)四部分。不同類型的熱管對這些零部件有不同的要求。

管殼熱管的管殼大多為金屬無縫鋼管，根據(jù)不同需要可以采用不同材料，如銅、鋁、碳鋼、不銹鋼、合金鋼等。管子可以是標(biāo)準(zhǔn)圓形，也可以是異型的，如橢圓形、正方形、矩形、扁平形、波紋管等。管徑可以從2mm到200mm，甚至更大。長度可以從幾毫米到100米以上。低溫?zé)峁軗Q熱器的管材在國外大多采用銅、鋁作為原料。采用有色金屬作管材主要是為了滿足與工作液體相容性的要求。

端蓋熱管的端蓋具有多種結(jié)構(gòu)形式，它與熱管舶連接方式也因結(jié)構(gòu)形式而異。端蓋外圓尺寸可稍小于管殼。配合后，管殼的突出部分可作為氬弧焊的熔焊部分，不必再填焊條，焊口光滑乎整質(zhì)量容易保證。旋壓封頭是國內(nèi)外常采用的一種形式，旋壓封頭是在旋壓機(jī)上直接旋壓而成，這種端蓋形式外型美觀，強(qiáng)度好、省材省工，是一種良好的端蓋形式。

制造工藝

重力熱管節(jié)能(如定型機(jī)余熱回收)領(lǐng)域的熱管換熱器，常用熱管多為重力熱管。重力熱管主要由管殼、端蓋、工質(zhì)三部分組成，其通常制作工藝如下:

1、機(jī)械加工(管殼、端蓋，或者直接采購)

2、前處理(管殼、端蓋除油除銹

)3、烘干

4、端蓋焊接(氬弧焊，焊口打磨)

5、充裝工質(zhì)

6、排空氣(烘烤)

7、封頭焊接(氬弧焊)

8、檢驗(yàn)關(guān)鍵工序?yàn)?

6、排空氣 

7、封頭焊接