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什麽是導熱管

2019-08-24

  導熱管是一種利用封閉在管內的特定工質反複進行物理相變或化學反應來傳遞熱量的一種導熱性極好的傳熱器件。問世於世界第二次能源危機時(上世紀60年代),至今已有近半個世紀的曆史,起初被廣泛應用在宇航、軍工等行業,隨著技術的發展,而今廣泛應用於石油、化工、機械、印染、工業等餘熱回收領域。


  導熱管的種類、結構、工質、用途各有獨特之處,故熱管的分類方法很多,按溫度可分為低溫熱管(-270~0℃)、常溫熱管(0~200℃)、中溫熱管(200~600℃)和高溫熱管(600℃以上)。


  高溫導熱管以液態金屬(鈉、鉀、鏗等)為工作介質,具有良好的熱穩定性和很低的飽和蒸汽壓力,以不鏽鋼或其它耐熱鋼為管殼,能在1100℃以上高溫煙氣中工作。1963年美國的Los-Alamos科學實驗室的Grove和他的同事們首次報道了高溫熱管成功工作。

  

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  1967年,Cotter首先對高溫熱管的起動問題進行了研究,提出高溫熱管的起動屬於前端起動,即處於環境溫度下蒸汽的密度很低,分子的平均自由程超過蒸汽腔的直徑,在這種條件下的起動稱為前端起動。Cotter在熱管的軸向方向上建立了一維模型並建立了有效導熱係數,但沒有給出涉及到高溫熱管起動的精確分析關係,而且也沒有將分析解答與實驗數據相比較。


  1970年,Sockol等對用鋰作為工作介質的高溫熱管進行研究,觀察到在輸入足夠高的熱量且當陡峭的溫度界麵沿熱管長度方向運動時,熱管壁溫升到某一中間值時就保持恒定。基於上述實驗觀察,Cotter模型得到了驗證和修改。


  Ivanovsikii等在分析了高溫熱管的起動現象後,總結出了3種特殊的起動方式:均勻起動、前端起動以及存在不凝性氣體的前端起動,並基於溫度分布提出了3種分子流動:自由分子流動、過渡分子流動與連續蒸汽流動。


  近十幾年來,高溫熱管的理論研究熱點主要針對整個管內工質處於凍結狀態下的起動問題,同時隨著計算流體力學與計算傳熱學的發展,其分析方法也隨之改變為采用數值模擬方法。


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