熱管技術在熱能工程中的應用探究

摘 要：在科學技術不斷發展的今天，熱管技術的應用也更加普遍，受到了人們的廣泛關注，在各個領域中都取得了很大的成就。本文主要是對熱管技術在熱能工程中的應用做出簡單的探究，從熱管的組成部分、工作原理以及分類等方面出發，對熱管技術的應用情況作出一系列的分析，為以后進一步的使用提供參考。

關鍵詞：熱管技術；熱能加工；應用

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、蒸汽的流動、蒸汽的凝結和凝結液的回流組成的閉合循環。這種結構使熱管能夠處于一種封閉的狀態，并且能夠承受外界較大的壓力，同時保證了內部結構的穩定。熱管技術現已廣泛地應用于宇航、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

根據熱管的傳熱狀況，可以將熱管的工作過程分為蒸發段、輸送段、凝結段三個工作階段。當熱源對熱管的一端進行加熱時，工作液受熱沸騰而蒸發，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。凝結液在吸液芯毛細抽吸力的作用下，從冷端返回熱端。如此反復循環，熱量就從熱端不斷地傳遞到冷端，這種循環是快速進行的，熱量可以被源源不斷地傳導開來。在熱量進行傳遞的過程中，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準有不同的分類方式。按工作溫度劃分，熱管一般分為極低溫熱管（工作溫度低于-200℃）、低溫熱管（工作溫度在-200℃～50℃）、常溫熱管（工作溫度在50℃～250℃）、中溫熱管（工作溫度在250℃～600℃）、高溫熱管（工作溫度高于600℃）。按工作液回流的原理劃分，熱管一般分為內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 熱管技術的特點

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

（2）傳熱效率高。熱管在進行熱量傳遞的時候一般是使用他本身的導熱單元，導熱性能較強。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用

（1）熱控制技術。熱控制技術是利用熱阻的變化達到傳遞熱能的目的，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律性。在一般的情況下，通過這種技術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定的形式存在。

（2）均溫技術。均溫技術是通過對熱管的溫度進行調整，將它每一處的溫度進行一個統一的劃分，確保溫度能夠統一的進行控制。

（3）高溫技術。高溫技術指的是將液態金屬作為它工作的主體。相對于其他的金屬而言，液態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。這種技術也應用在其他方面，比如核工程、太陽能發電廠等等。

5 熱管在工程中的應用

（1）在鐵路工程上的應用。我國很多地方一年當中多數時期土壤都處于一種動土的狀態，每當溫度升高，動土就會從下而上的融化，導致鐵路路基松懈，引發鐵路脫軌等嚴重的交通事故。為了解決這一問題，就可以采用低溫熱管技術。首先在凍土層中埋上低溫熱管，在溫度較低的時候，熱管就會散發一定的熱量，保證土層的穩定性。而當溫度比較高的時候，因為溫度的升高，熱管內部的氣體不再冷凝，從而保證了內外的氣壓得到平衡，確保溫度能夠一直保持一個穩定的狀態。

（2）在航空航天上的應用。在航空事業中，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溫度是比較低的，而正對著太陽的一側溫度是比較高的，這樣就無法對空氣的溫度進行調節，導致同一個航天器兩側表面溫度之差達到300多度。這種情況也可以用熱管技術進行調整，確保航天器兩側的溫度達到一個合理的相差范圍。將溫度較低的一側看做冷凝段，而將溫度較高的一側看做蒸發段，利用熱管技術來平衡航天器的整體溫度。

（3）在紡織業的應用。目前，紡織業可以利用熱管技術對廢氣進行余熱處理。它工作的流程主要是對紡織過程產生的廢氣熱能進行回收，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行回收，從而避免不必要的熱能損失，起到了節能減排的作用。此外，在回收的過程中，外部風的進入也可能影響回收的效果。在對外部風進行利用的時候，要結合內部的工作情況適當的進行使用，力求使紡織業的余熱回收達到更好的效果。

（4）在煉焦爐余熱回收工程的應用。煉焦爐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爐煙囪的內部，利用熱管來回收煉焦爐工作過程中產生的余熱，保證了能源的有效使用。

6 結語

近幾年來，隨著社會的發展，人類對于資源的開發和利用不斷地加快，導致了各種資源慢慢地走向衰竭。而將熱管技術應用于熱能工程等領域，就能夠實現能源的有效利用，從而節省了大量的能源。隨著熱管應用的逐漸普及，我們仍需不斷地探索研究，盡早地解決熱管在應用當中出現的一些問題，使熱管技術能夠更加快速有效地推廣開來，更好的作用于我們的生產與生活。

參考文獻：

[1]別輝.熱管技術在工業生產上的全面應用[J].北京科技大學，2016.

[2]王春民.熱管技術在航空事業上的應用[J].熱管技術與研究，2012.

[3]莊繼德.熱管系統工程[M].北京：北京理工大學出版社，2014.

[4]黃素逸.節能概論[M].武漢：華中科技大學出版社，2008.

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