熱管技術在熱能工程中的應用

摘 要：在我國經濟不斷發展、科技水平不斷提高的背景下，熱管技術越來越受到人們的重視。熱管具有使用截面小、導熱性能較好并且可以大量的產生熱能等特點，因此，在熱能工程領域中獲得了廣泛的應用。文章通過簡要闡述熱管技術的原理、特點等方面內容，對于熱管技術在熱能工程中的主要應用范圍以及需要注意的問題進行了簡要分析。通過提升熱管技術在熱能工程領域中的應用效果，可以在一定程度上使熱能工程得到進一步的發展，以供相關人員參考。

關鍵詞：熱管技術；原理；熱能工程；價值

引言

盡管鋁、柴銅、銀等金屬的導熱性較好，但是與熱管相比，它們的導熱系數很低。因此，熱管因其自身具有良好的導熱性能，成為目前應用較多的傳熱設備。與此同時，熱管的工作狀態比較穩定、具有很好的安全性并且使用時間長。一方面可以有效實現熱能的有效流動，另一方面還可以在很大程度上節約能源、降低成本，因此，在熱能工程領域中取得了很好的應用。隨著我國經濟的不斷發展，科技水平的不斷提升，熱管技術在熱能工程中的應用與發展引起了更多的關注。熱管技術不僅為我國熱能工程的發展奠定了堅實基礎，在開發與應用新能源及可再生能源等方面，也做出了一定的貢獻，是重要的技術基礎。

1 熱管技術

1.1 熱管的基本結構

熱管主要由管殼、管芯以及工作液體這三部分構成。管殼是熱管的最外層，通常由不銹鋼、碳鋼、銅等金屬材料制成。因此，管殼具有一定的承壓能力，其內部空腔具有比較高的原始真空度。管芯是緊貼著管殼的，主要由毛細多孔結構材料制成，通常為金屬絲網或者是燒結的金屬粉末。工作液體主要是指熱管在工作中傳遞熱量的介質，密封在熱管的內部，有液態和氣態兩種工作狀態。常用的工作液體有水、甲醇、丙酮、氨等。其中，水的工作范圍在45到210攝氏度之間。

1.2 熱管技術的原理

熱管在應用的過程中，可以分為三段，具體包括蒸發段、絕熱段、冷凝段。其中，絕熱段在中間，蒸發段與冷凝段在兩邊。在加熱過程中，蒸發段受熱會導致液體蒸發，所產生的蒸汽會帶走熱量流向冷凝段。在冷凝段放熱冷卻后，蒸汽就會冷凝為液態，沿著管芯的毛細多孔材料再次流回到熱管的蒸發段。這就形成了一個閉合的循環回路，讓熱量在熱管中不斷的傳遞。如果將熱管進行立式放置，還可以利用重力作用，讓冷凝后的液體沿著熱管的內壁回流到蒸發段。這種重力式熱管不需要管芯提供毛細作用力，也被稱作兩相熱虹吸管。

1.3 熱管技術的特點

1.3.1 傳熱效率高

在換熱器中，與柴銅、銀、鋁等金屬材料相比，熱管的導熱系數要高出幾百倍、甚至是上千倍，從傳熱效率方面來看，能夠達85%以上，因此，熱管具備優良的導熱性能，是一種非常重要的傳熱介質。運用熱管技術，不僅能夠有效的回收余熱，還能夠有效的利用太陽能、地熱能、排熱、廢熱等低品位熱源。這在一定程度上避免了熱量的大量損耗，不僅節約能源，還可以有效的降低成本。

1.3.2 恒溫

當熱源的溫度產生很大變化時，可變導熱管不會受到熱源溫度的影響，能夠有效保持冷凝段的液體溫度不發生變化，從而實現冷熱源的恒溫。與其他的換熱方式相比，可變導熱管的恒溫特點使其在具體的應用過程中，具有很大的優勢。以汽車尾氣余熱回收利用為例，隨著汽車的運行狀態發生變化，其尾氣的熱負荷及排氣溫度也會有所改變，汽車排放的尾氣溫度有時會高達600到700攝氏度。但是，要想實現有效的余熱回收利用，冷凝段或是熱源的溫度應當保持穩定，而可變導熱管的恒溫特性，可以有效的解決這類問題。

1.3.3 適應性強

熱管與其他導熱材料相比，其適應性比較強。一方面，能夠適應溫差的變化，另一方面，還能夠有效的平衡溫差。其蒸發段與冷凝段的結構、位置布置等方面比較易于控制，進而在實現熱源分離方面，可以發揮較好的效果。熱管之間可以相互獨立的工作，不存在相互影響的現象，便于拆卸與更換。與此同時，換熱設備在受熱、放熱等方面的結構設計較為靈活，因此對于熱源的分離距離這一方面還能夠實現良好的控制，并且不會因為一端損壞而影響兩端液體的質量，從而充分實現冷熱液體之間的零泄漏。

2 熱管技術在熱能工程中的應用

2.1 熱管技術在鍋爐上的應用

熱管技術在鍋爐中具有廣泛的應用?？諝忸A熱器是鍋爐的重要組成部分，在鍋爐的運行過程中，發揮著重要的作用。但是，對于一些傳統的空氣預熱器來說，長時間使用會存在磨損、低溫腐蝕、積灰、漏風等現象，如果不采取相應的措施，會嚴重影響鍋爐的正常使用，其安全性與經濟性難以得到有效保障。用熱管作為傳熱元件組成的空氣預熱器，取代原本使用的空氣預熱器，可以有效地解決上述存在的問題。這是因為熱管在煙氣側的管壁溫度相對來說是比較均勻的，并且管壁溫度能夠得到有效的控制，當煙氣側的管壁溫度超過煙氣的酸露點與水蒸氣露點時，就能在很大程度上避免腐蝕現象的發生。另外，如果沒有控制好煙氣側的管壁溫度，還可以通過設計一定的煙速，使得煙氣具有自吹灰作用，可以避免堵灰現象的產生。與此同時，因其本身的漏風系數為零，在應用的過程中不易出現漏風現象。

2.2 熱管技術在余熱回收中的應用

在余熱回收中，熱管技術也能起到一定的作用，具有很大的應用價值。以紡織業為例，熱管可以通過回收余熱，將熱量傳遞到固定的裝置中，進而實現熱量的循環利用。在余熱回收的過程中，將熱管安裝在廢氣的排出口，可以大量的回收廢氣中的熱量，這樣能夠有效的節約能源，降低了生產成本，避免了不必要的損失。主要的工作原理是，當鮮風在定型機的負壓作用下流入熱管的蒸發段后，熱管開始吸收熱量，原來的鮮風經過傳熱管的新風段，最后流入到定型機烘箱的散熱器。這就是余熱回收的主要工作流程，比較簡單，因此，熱管技術得到了廣泛的應用。

2.3 熱管技術在其他方面的應用

除了以上兩個方面，熱管技術在其他方面的應用也比較廣泛。例如，道路交通、航空航天等領域。首先，在我國的一些北方地區，冬季的溫度普遍很低，會導致土壤處于凍土的狀態。進入初夏階段以后，在溫度提升的影響下，凍土層會自下而上的融化，這樣就會形成翻涌現象。受此影響，鐵路路基會變得松懈，可能會導致交通事故的產生，產生不可估量的損失。為了有效解決這種問題，應當采用低溫熱管技術。通過分析熱管的特點，可以了解到熱管能夠適應溫差的變化，并且有效的平衡溫差。在鐵路路基的鋪設中應用低溫熱管，通過熱量的循環傳遞，可以平衡凍土層與空氣之間的溫度，從而有效避免翻涌現象的產生，降低交通事故的發生概率。其次，將熱管安裝到航天器中，還可以有效的平衡航天器兩側的溫度。熱量的相互傳遞，能夠最大限度地避免因溫差大而導致航天器出現系統故障。

3 結束語

隨著社會經濟的不斷發展，科技水平的不斷提高，使得人們提升了對于能源的利用效率。將熱管技術應用于熱能工程中，可以實現熱能的循環利用，不但降低了成本，還能夠為社會節約大量的能源，為環境保護做出一定的貢獻。文章簡要敘述了熱管技術的原理。熱管技術具有傳熱效率高、恒溫以及適應性強等特點，使其在鍋爐、余熱回收以及其他方面都具有廣泛的應用。與此同時，為了讓熱管技術可以進一步發展，我國的科研人員還應當繼續進行研究，使其可以更好的為熱能工程所利用。

參考文獻

[1]龔 .應用熱管技術提高鍋爐熱效率[J].上海鐵道科技，2010（2）：89-93.

[2]楊志光.淺談熱管技術在熱能工程中的應用[J].赤子，2012（1）：136-139.

[3]李強.熱管技術在工程中的應用[J].科技創新與應用，2012（31）：111-113.

[4]高宏偉，王曳.熱管技術在熱能程中的應用特點[J].活力，2010（10）：22-26.