熱管技術在工業爐群中的應用

趙立功，張德奎

（1.北京天海低溫設備有限公司，北京101112；2.中國汽車工業工程有限公司，天津300190）

熱管起源于二十世紀六十年代的美國，1967 年一根不銹鋼－水熱管首次被送入地球衛星軌道并運行成功。熱管理論一經提出就得到了各國科學家的高度重視，并展開了大量的研究工作，使得熱管技術得以快速發展。熱管技術開始主要用于航天航空領域，我國自二十世紀70 年代開始對其進行研究，自80 年代以來相繼開發了熱管氣－氣換熱器、 熱管余熱鍋爐、高溫熱管蒸汽發生器、高溫熱管熱風爐等各類熱管產品。由于碳鋼－水兩相重力式熱管結構簡單、價格低廉、制造方便、碳鋼－水相容性的基本解決，使得此類熱管在動力、化工、干燥、建材等領域內得以廣泛應用。

1 熱管的組成及特性

1.1 熱管的組成

熱管是一種傳熱性極好的人工組件，典型熱管主要由三部分組成：封閉的金屬管為主體，也稱管殼；管殼內部為毛細結構，也稱管芯；管殼內部空腔的工作介質，也稱工作液。管內為真空處理，無空氣和其他雜物。從傳熱狀態看，沿軸線方向分別為蒸發段、絕熱段、冷凝段（見圖1）。

圖1 熱管組成示意圖

管殼為受壓件，要使用高導熱率、耐壓、耐熱應力材料，多選擇銅、不銹鋼、鋁、鎳等材質。

管芯的毛細結構多用金屬網或纖維緊貼管殼內壁，減少熱阻。

熱管工作液要求有較高的氣化潛熱和導熱系數，合適的飽和系數及沸點，較低的黏性及良好的穩定性，不能溶解毛細結構和管壁。……