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套管式換熱器的工作原理和結構介紹?

熱管的工作原理

熱管是壹種充有適量工質的真空密封容器,是壹種高效傳熱元件,主要由管芯、管殼和工質組成。熱管的制造工藝是先將管道密封,抽成負壓,在這種狀態下充入少量液體工質。熱管內壁有同心的圓柱形金屬絲網(或其他多孔介質),稱為吸液芯。燈芯填充有液體工作介質。當熱量被引入熱管的蒸發段時,工質吸熱蒸發並流向冷凝段,介質蒸汽在冷凝段被冷卻,釋放出汽化潛熱,冷凝成液體,然後在多孔吸液芯的毛細作用力或重力作用下返回蒸發段,如此反復循環,通過工質的相變和傳質實現高效傳熱。管芯和工質是熱管最重要的兩部分。管芯壹方面將工質分配到整個蒸發段和冷凝段,另壹方面為冷凝液回流提供途徑和動力。傳統的熱管研究往往是根據熱虹吸的原理來研究重力熱管,不需要任何特殊的管芯,只是對管道內部進行清洗或氧化。現在,越來越多的科研機構致力於模具結構的研究,尤其是毛細管結構的模具,如篩網均勻模、通道模、組合模等。熱管內工質的選擇應考慮蒸汽運行的溫度範圍[2]以及工質與管芯和殼體材料的相容性。在溫度範圍和相容性合適的前提下,應根據熱管內工質熱流的相關熱力學限制來選擇工質的種類和充註量。這些限制包括粘度極限、聲速極限、毛細管極限、攜帶極限和沸騰極限。

熱管的特性

(1)出色的導熱性。由於熱管以潛熱的形式傳遞熱量,與銀、銅、鋁等金屬相比,單位重量的熱管可以傳遞幾個數量級的熱量。(2)低熱阻等溫表面。當熱管運行時,冷凝段的表面溫度趨於恒定。如果局部增加熱負荷,更多的蒸汽將在那裏凝結,溫度將維持在原來的水平。同樣,蒸發段也有等溫面。熱管工作時,管內蒸汽是飽和的,蒸汽流動和相變的溫差很小,而管壁和毛細芯比較薄,所以熱管的表面溫度梯度很小,即表面等溫線良好。(3)具有熱流轉換能力。熱管內蒸發和冷凝的空間是分開的,因此可以實現熱流密度轉換,在蒸發段輸入高熱流密度,在冷凝段輸出低熱流密度。或者反之亦然,達拉斯到觀眾席④極好的熱響應。熱管的內部壓力很小。當蒸發端被加熱時,蒸汽將以類似於該溫度下的速度前進。(5)熱管結構簡單,重量輕,體積小,維護方便。(6)熱管無運動部件,運行可靠,使用壽命長。

雙管熱管換熱器的工作原理及特點

雙管熱管換熱器的結構是兩個不同直徑的同心管,由於其傳熱方向是徑向的,所以又稱為徑向熱管。當外管的外側為高溫側,內管的內側為低溫側時,處於真空狀態的套筒間隙中的熱側工作介質受熱汽化膨脹,並與冷側工作介質形成高速對流,在冷側冷凝,即當熱量被引入熱管的外管時, 工質吸熱蒸發,流向冷側,在冷側介質蒸汽被冷卻,釋放汽化潛熱,凝結成液體,然後返回熱側,通過工質的相變和傳質實現高效傳熱。 除了常規重力熱管換熱器的特點外,雙管熱管換熱器還具有以下特點。(1)傳熱方向可以是雙向的,既可以由外向內,也可以由內向外;然而,傳統的重力熱管只能從蒸發段轉移到冷凝段,而不能反之。(2)相對重力場的方向可以任意放置,從垂直到平行的角度任意;然而,常規的重力熱管不能垂直於重力場工作。(3)由於雙管熱管換熱器的冷熱側之間的傳熱距離比常規重力熱管大大縮短,傳熱系數增大,因此雙管熱管換熱器兩側的熱阻很小,溫差也相應很小。(4)由於雙管熱管換熱器的冷熱兩側傳熱截面積較常規重力熱管大大增加,兩側單位面積的熱負荷可以很大;沒有常規重力熱管的音速極限、攜帶極限、毛細極限和沸騰極限。

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