【摘要】當今傳熱工程面臨兩大問題：研究高絕緣材料和高導(dǎo)熱材料。具有良好導(dǎo)熱性的材料有鋁、紫銅和銀，但其導(dǎo)熱系數(shù)只能達到102W/（m·℃）的數(shù)量級，遠不能滿足某些工程中的快速散熱和傳熱需要，熱管的發(fā)明就解決了這一問題。熱管的相當導(dǎo)熱系數(shù)可達105 W/（m·℃）的數(shù)量級。為一般金屬材料的數(shù)百倍乃至上千倍。它可將大量熱量通過很小的截面積遠距離的傳輸而無需外加動力。由于熱管具有導(dǎo)熱性能好、結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、溫度均勻等良好性能。熱管是傳熱領(lǐng)域的重大發(fā)明和科技成果，給人類社會帶來巨大的實用價值。

【關(guān)鍵詞】熱管技術(shù)關(guān)鍵點；空預(yù)器；余熱回收

引言：由于我國是一個發(fā)展中國家，能源的中和利用水平較低，因此自80年代初我國的熱管研究及開發(fā)的重點轉(zhuǎn)向節(jié)能及能源利用，相繼開發(fā)了熱管氣-氣換熱器，熱管余熱鍋爐、高溫熱管蒸汽發(fā)生器，高溫熱管熱風爐等各類熱管產(chǎn)品。從1987年到1991年。我國先后在四川、福建、北京、浙江等地8臺130t/h以上電站鍋爐上應(yīng)用了大型熱管換熱器，回收煙氣余熱加熱鍋爐鼓風空氣。

1、熱管的工作原理和基本組成

1.1熱管的工作原理

熱管是一種具有高導(dǎo)熱性能的傳熱元件，它通過在全封閉真空管殼內(nèi)工質(zhì)的蒸發(fā)與凝結(jié)來傳遞熱量，具有極高的導(dǎo)熱性、良好的等溫性、冷熱兩側(cè)的傳熱面積可任意改變、可遠距離傳熱、可控制溫度等一系列優(yōu)點。由熱管組成的熱管換熱器具有傳熱效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、流體阻損小、有利于控制露點腐蝕等優(yōu)點。目前已廣泛應(yīng)用于冶金、化工、煉油、鍋爐、陶瓷、交通、輕紡、機械等行業(yè)中，作為廢熱回收和工藝過程中熱能利用的節(jié)能設(shè)備，取得了顯著的經(jīng)濟效益。

典型的重力熱管在密閉的管內(nèi)先抽成真空，在此狀態(tài)下充入適量工質(zhì)，在熱管的下端加熱，工質(zhì)吸收熱量汽化為蒸汽，在微小的壓差下，上升到熱管上端，并向外界放出熱量，凝結(jié)為液體。冷凝液在重力的作用下，沿熱管內(nèi)壁返回到受熱段，并再次受熱汽化，如此循環(huán)往復(fù)，連續(xù)不斷的將熱量由一端傳向另一端。由于是相變傳熱，因此熱管內(nèi)熱阻很小，熱管的高導(dǎo)熱能力與銀、銅、鋁等金屬相比，單位重量的熱管可多傳遞幾個數(shù)量級的熱量，所以能以較小的溫差獲得較大的傳熱率，且結(jié)構(gòu)簡單，具有單向?qū)岬奶攸c，特別是由于熱管的特有機理，使冷熱流體間的熱交換均在管外進行，這就可以方便地進行強化傳熱。此外，由于熱管內(nèi)部一般抽成真空，工質(zhì)極易沸騰與蒸發(fā)，熱管啟動非常迅速。

熱管這種傳熱元件，可以單根使用，也可以組合使用，根據(jù)用戶現(xiàn)場的條件，配以相應(yīng)的流通結(jié)構(gòu)組合成各種形式換熱器，熱管換熱器具有傳熱效率高、阻力損失小、結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠和維護費用少等多種優(yōu)點，它在空間技術(shù)、電子、冶金、動力、石油、化工等各種行業(yè)都得到了廣泛的應(yīng)用

1.2熱管的基本組成

熱管的基本組成關(guān)鍵有3個部分，就是工作液體、管殼與管芯。其中，熱管工作時完成熱量的傳遞關(guān)鍵是經(jīng)過工作液體這個煤質(zhì)來實現(xiàn)，關(guān)鍵有水、甲醇、丙酮等，在熱管內(nèi)呈液態(tài)與氣態(tài)兩種物理狀態(tài)，在熱管是真空狀態(tài)的前提下才可以充入，而且把毛細材料中全部的微孔所有填滿后才結(jié)束密封。制造管殼的重要材料是金屬性質(zhì)的材料，包含不銹鋼、碳鋼等，這樣制成的管殼是統(tǒng)統(tǒng)密閉的而且具備一定的壓力承受值的，在內(nèi)部的空腔部位還有原始真空度的存在。管芯的重要制作材料是毛細多孔材料，它是緊貼著管壁的，通常呈現(xiàn)形式為燒結(jié)的金屬粉末。

2、熱管技術(shù) 的重要特點

2.1熱管換熱設(shè)備較常規(guī)設(shè)備更安全、可靠，可長期連續(xù)運行。

這一特點對連續(xù)性生產(chǎn)的工程有特別重要的意義。常規(guī)換熱器設(shè)備一般是間壁換熱，冷熱流體分布在器壁的兩側(cè)流過，如管壁或者器壁有泄漏，則將造成停產(chǎn)損失。由熱管組成的換熱設(shè)備，則是在二次間壁換熱，即熱流要通過熱管的蒸發(fā)段管壁和冷凝段才能傳到冷流體，而熱管一般不能可能在蒸發(fā)和冷凝段同時破壞，所以大大增加了設(shè)備運行的可靠性。

2.2熱管管壁可溫度可調(diào)性

熱管管壁的溫度可以調(diào)節(jié)，在低溫余熱回收或熱交換中是相當重要的。因為可以通過適當?shù)臒崃髯儞Q把熱管管壁溫度調(diào)整在底溫流體的露點以上，從而可以防止露點腐蝕，保證設(shè)備的長期運行。這在電站鍋爐尾部的空氣預(yù)熱方面應(yīng)用得特備成功，設(shè)置在鍋爐尾部的熱管空氣預(yù)熱器，由于能調(diào)整管壁溫度不僅能防止煙氣結(jié)露，而且也避免了煙氣在管壁上的粘結(jié)，保證鍋爐長期運行，并提高了鍋爐效率。

2.3冷、熱段結(jié)構(gòu)和位置布置靈活

由熱管組成的換熱設(shè)備的受熱部分和放熱部分結(jié)構(gòu)設(shè)計和位置布置非常靈活，可適應(yīng)于各種復(fù)雜的場合。由于結(jié)構(gòu)緊湊占地空間小，因此特別適合工程改造及地面空間狹小和設(shè)備擁擠的場合，且維修工作量小。

2.4熱管換熱設(shè)備效率高，節(jié)能效果顯著。

3、熱管技術(shù)在熱能工程中的應(yīng)用

3.1熱管換熱器在火電廠鍋爐上的應(yīng)用

熱管式換熱器基本結(jié)構(gòu)如下：它有很多的排成管束的熱管組成，中間有一隔板，煙氣和空氣分別在熱管外部兩側(cè)流過；熱量主要通過熱管內(nèi)部的蒸發(fā)--冷凝來傳熱。這種換熱器的主要特點： 1）它是個典型的逆流換熱，又因熱管本身接近于等溫工作，這就使熱管換熱器具有較高的換熱效率；2）冷、熱流體用隔板嚴密隔開，可以消除兩種流體互相泄漏的現(xiàn)象。即使熱管有一端破裂，也不會使冷熱流體相互串通；3）每根熱管都是獨立的，并可拆卸，易于檢修和更換。熱管換熱器應(yīng)用火電廠鍋爐空氣預(yù)熱器，有利于解決以往空氣預(yù)熱器的磨損、腐蝕、堵灰、漏風等難題。這是因為：1）熱管在煙氣側(cè)的管壁溫度是均勻的?？梢酝ㄟ^調(diào)節(jié)熱管的冷熱段大小來調(diào)節(jié)管壁溫度，使之高于煙氣的酸露點和水蒸氣露點。避免腐蝕的發(fā)生；2）如果管壁溫度高于酸露點和水蒸氣露點，則附著于管外表面的煙氣呈干燥而疏松狀態(tài)。設(shè)計一定的煙速可使煙氣有自吹灰作用，避免了灰的堆積和堵塞；3）熱管式空氣預(yù)熱器的結(jié)構(gòu)本身保證了漏風系數(shù)為零。即使個別熱管被腐蝕或磨穿，由于熱管兩端密封，也不可能產(chǎn)生漏風；4）熱管式空氣預(yù)熱器可以減小磨損。目前熱管空氣預(yù)熱器在大型機組上成功的應(yīng)用已證明了它是一個非常理想的換熱裝置。

3.2煉焦爐余熱回收工程中的應(yīng)用

通常狀況下，從煉焦爐被釋放出來的煙氣，溫度會特別的高，不實施回收運用，就會釀成特別大的浪費。假如把熱管技術(shù)使用到煉焦爐，而且安裝到煙囪內(nèi)，這些大量的余熱就能夠回收運用。第一個程序，在熱管內(nèi)，工作介質(zhì)對于煙囪內(nèi)的熱量實施有效的吸收，而且蒸發(fā)成氣體，這些氣體會傳送到凝結(jié)段，實施熱量的釋放后，開始凝結(jié)，當能量統(tǒng)統(tǒng)的釋放之后，不斷形成液態(tài)的介質(zhì)，再一次的流回蒸發(fā)段，不斷的循環(huán)。經(jīng)過凝結(jié)段的應(yīng)用，獲得的熱量，應(yīng)該實施加熱，除去鹽水，由于熱管傳送的熱量類型特別多。因此汽與誰的混合物就會大量的出現(xiàn)，而且沿著上升管在集箱的內(nèi)部匯合實行，而且在最后都進入汽包完成分離。

4、結(jié) 語

隨著人類對資源的開發(fā)與運用，傳統(tǒng)能源漸漸減少，把熱管技術(shù)應(yīng)用于熱能項目，不但能夠完成熱能的有效流動，并且還能夠節(jié)約大量的能量，從而完成節(jié)約能源的目標。 總之，熱管技術(shù)已深入人們生活的每個區(qū)域，從軍工到民用，從空間到地面，處處能夠見到它的應(yīng)用，而且不一樣功能的熱管也日趨向縱深方向發(fā)展。

參考文獻：

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