热管工作原理基本特性和热管换热器优点

热管是一种具有特高导热性能的新颖传热元件。热管起源于二十世纪六十年代的美国， 1967年一根不锈钢－水热管首次被送入地球卫星轨道并运行成功。热管理论一经提出就得到了各国科学家的高度重视，并展开了大量的研究工作，使得热管技术得以很快发展。热管技术开始主要用于航天航空领域，我国自二十世纪70年代开始对热管进行研究，自80年代以来相继开发了热管气－气换热器、热管气－水换热器、热管余热锅炉、热管蒸汽发生器、热管热风炉等各类热管产品。由于碳钢－水两相重力式热管结构简单、价格低廉、制造方便、碳钢－水相容性的基本解决，使得此类热管在动力、化工、干燥、建材等领域内得以广泛应用。

重力式热管的基本工作原理，典型的热管由管壳、外部扩展受热面、端盖组成，将管内抽成1.3×（10 -1 ～10 －4 ）Pa的负压后充入适量的工作液体,然后加以密封。

当热管的蒸发段受热时热管内的工质蒸发汽化，蒸汽在微小压差下流向冷凝段放出热量凝结成液体，在重力的作用下流回蒸发段。如此循环不已，热量就由一端传到了另一端。热管的传热原理决定着热管有以基本特性：

a. 较大的传热能力，热管巧妙的组织了热阻较小的沸腾和凝结两种相变过程，使它的导热系数高达紫铜导热系数的数倍以至数千倍。

b. 优良的等温性，热管内腔的蒸汽是处于饱和状态，饱和蒸汽由蒸发段流向冷凝段的压力差很小，因而热管具有优良的等温性。

c.不需要输送泵以及密封润滑不见，结构简单无运动部件和噪音。一根长0.6m直径13mm重0.34kg热管在100℃工作温度下，输送200W能量，其温降0.5℃,而输送同等能量同样长的实心铜棒重量为22.7kg,温差高达70℃。

由热管组成的热管换热器具有以下优点：

a. 可拆式板式换热器热管换热器可以通过换热器的中隔板使冷热流体完全分开，在运行过程中单根热管因为磨损、腐蚀、超温等原因发生破坏，也只是单根热管失效，而不会发生冷热流体的掺杂。所以热管换热器用于易然、易爆、腐蚀等流体的换热场合具有很高的可靠性。

b. 热管换热器的冷、热流体完全分开流动，可以比较容易的实现冷、热流体的完全逆流换热；同时冷热流体均在管外流动，由于管外流动的换热系数远高于管内流动的换热系数，且两侧受热面均可采用扩展受热面。用于品位较低的热能的回收非常经济。

c. 对于含尘量较高的流体，热管换热器可以通过热管结构尺寸，扩展受热面形式，以解决换热器的磨损堵灰问题。

d.热管换热器用于带有腐蚀性的烟气的余热回收时，可以通过调整蒸发段、冷凝段的传热面积来调整热管管壁温度，使热管尽可能避开最大的腐蚀区域。