超導熱管概述

(共2張)超導介質(zhì)的多種配方；取暖面積和管徑的關(guān)系；熱管溫度和內(nèi)部壓力的關(guān)系；為什么熱管暖氣片溫度上不去；失效的原因有幾個；為什么熱管在水平狀態(tài)下傳熱效果差；熱管如何彎才能不影響傳熱效果（如何過門）；舊式水暖為何有的可直接改成超導取暖，有的卻不行；一張報紙真能把暖氣片燒熱嗎？超導介質(zhì)和導熱油有何不同；單管超導取暖和雙管超導取暖有區(qū)別嗎？有時暖氣溫度很高，為什么室內(nèi)溫度上不去；爐子能產(chǎn)生爆炸嗎？為什么管子和爐子要經(jīng)過嚴格清洗和鈍化處理；自來水做傳熱介質(zhì)效果也不錯，為何不用呢？傳熱介質(zhì)為何必須和管道內(nèi)壁相容，怎樣選擇不同材質(zhì)才能相容呢？為什么必須抽真空，真空度多高為最好，有沒有不用真空泵就可以達到該真空度的好方法；為什么取暖爐用了幾個月就失效；如何消除熱管爐在使用中的響聲；在面積取暖為何不易成功，問題的關(guān)鍵在哪里，最好的方案有幾個；做超導電暖器時，如何在同樣的功率下提高表面溫度；如何用熱管制作及時性熱水器和烘干器等熱管技術(shù)的應用國際上是在20世紀60年代，主要是應用于太空飛行器，今天我們利用超導熱管技術(shù)服務于余熱回收和熱能利用，為企業(yè)、社會取得顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。

超導熱管是依靠其內(nèi)部工質(zhì)在一個抽成一定的真空的封閉殼體中循環(huán)相變而傳遞熱量的裝置，其工作原理是：當熱量自高溫熱源傳入熱管時，處于熱管加熱段內(nèi)的工質(zhì)隨即被激活，吸熱汽化變成蒸汽（汽化段），蒸汽瞬間流向熱管另一端（傳輸段），到達另一端時遇冷放出潛熱后凝結(jié)成液體（冷凝段），冷凝液體經(jīng)傳輸段回流到汽化段，循環(huán)相變而實現(xiàn)熱量傳遞。超導熱管的超強導熱系數(shù)是一般金屬的萬倍左右，換熱效率高達98%以上，是任何一種普通熱交換器無法達到的。?

與常規(guī)換熱技術(shù)相比，熱管技術(shù)之所以能不斷受到工程界歡迎，是因其具有如下的重要特點。

1.熱管換熱設備較常規(guī)設備更安全、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，如化工、冶金、動力等部門具有特別重要的意義。常規(guī)換熱設備一般都是間壁換熱，冷熱流體分別在器壁的兩側(cè)流過，如管壁或器壁有泄漏，則將造成停產(chǎn)損失。由熱管組成的換熱設備，則是二次間壁換熱，即熱流要通過熱管的蒸發(fā)段管壁和冷凝段管壁才能

傳到冷流體，而熱管一般不可能在蒸發(fā)段和冷凝段同時被破壞，所以大大增強了設備運行的可行性。

2.熱管管壁的溫度有可調(diào)性。熱管管壁的溫度可以調(diào)節(jié)，這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)臒崃鹘粨Q把熱管管壁溫度調(diào)整在低溫流體的露點以上，從而防止露點腐蝕，保證設備的長期運行。這在電站鍋爐尾部的空氣預熱方面應用得特別成功，設置在鍋爐尾部的熱管空氣預熱器，由于能調(diào)整管壁溫度不僅能防止煙氣結(jié)露，而且也避免了煙灰在管壁上的黏結(jié)，保證鍋爐長期運行，并提高了鍋爐效率。

3.冷、熱段結(jié)構(gòu)和位置布置靈活。由熱管組成的換熱設備的受熱部分和放熱部分結(jié)構(gòu)設計和位置布置非常靈活，可適應于各種復雜的場合。由于結(jié)構(gòu)緊湊占地空間小，因此特

別適合于工程改造及地面空間狹小和設備擁擠的場合，且維修工作量小。 熱管換熱設備效率高，節(jié)能效果顯著。

利用熱管導熱能力強、傳熱量大的特點，以多根熱管作為中間傳熱元件，實現(xiàn)冷、熱流體之間換熱的設備叫熱管換熱器。按照熱流體的狀態(tài)，熱管換熱器可分為氣-氣式、氣

-液式、氣-汽式。從熱管換熱器結(jié)構(gòu)型式來看，熱管換熱器又可分為整體式、分離式、回轉(zhuǎn)式和組合式。

熱管平行交錯排列在換熱器內(nèi)，中間用隔板將每根熱管分隔成兩部分，一部分與熱流體通道相連，為熱管的蒸發(fā)段；另一部分與冷流體通道相連，為冷凝段。冷、熱流體均在熱管外部橫向流過，通過熱管軸

向傳輸熱量，將熱從熱流體傳給冷流體。

根據(jù)熱管換熱器的傳熱特點，它最適宜于氣-氣之間的換熱。因為它在冷、熱段均可加翅片來擴展傳熱面積，大大提高以管基為基準的傳熱系數(shù)。它也可作為氣-液換熱器，此時

只需在煙氣側(cè)加翅片，以增強傳熱，但是，對液-液之間的換熱，熱管換熱器并不能顯示出

冷側(cè)一般均為承壓的鍋筒（或與鍋筒系統(tǒng)相連通）。目前熱管余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽壓力可達12MPa。進入余熱鍋爐的煙氣溫度最高可達1100℃。熱管余熱鍋爐的最大特點是結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，安全可靠。與一般的煙管式余熱鍋爐相比，其質(zhì)量僅為煙管式余熱鍋爐的1/3-1/5，外形尺寸只為煙管式余熱鍋爐的1/2-1/3。煙氣通過余熱鍋爐壓力損失一般為20～60Pa，故引風機的電耗也很小。熱管元件的破損，不影響蒸汽系統(tǒng)的循環(huán)，無需為此停機檢修 。

其蒸發(fā)段和冷凝段相互分開，兩者這前通過蒸汽上升管和冷凝液下降管連接成一個循環(huán)回路。其循環(huán)動力為下降管系統(tǒng)（包括冷凝段）與上升管系統(tǒng)（包括蒸發(fā)段）中工作介質(zhì)的密度差，即不需要外加動力，

但存在著一個最小高度差Hmin，冷凝段與蒸發(fā)段的高度差必須大于Hmin。分離式熱管換熱器擁有一些常規(guī)換熱器不具備的特性： 根據(jù)現(xiàn)場實際情況，可靈活地布置蒸發(fā)段和冷凝段；一種熱流體可同時加熱兩種不同的冷流體安全而可靠； 管排內(nèi)的蒸氣溫度可以調(diào)整。在分離式熱管換熱器中，改變蒸汽上升管和冷凝液下降管的連接次序，可以調(diào)整管排內(nèi)的蒸氣溫度，這樣可以避免高溫側(cè)因管內(nèi)溫度高而造成的壓力過高的安全性問題和因低溫側(cè)溫度過低帶來的露點腐蝕問題。

回轉(zhuǎn)式熱管換熱器有兩個顯著的優(yōu)點：一是借助轉(zhuǎn)動的離心力來實現(xiàn)工作液體循環(huán)，同時轉(zhuǎn)動促使氣流的攪動，增強傳熱，這結(jié)含塵較多的氣體更為有效。二是這類換熱器兼有送風機的功能。但由于增添了轉(zhuǎn)動機構(gòu)使結(jié)構(gòu)復雜化，另外還增加了動力消耗?；剞D(zhuǎn)熱管換熱器可分為離心式、軸流式和渦流式，如下圖所示。

組合式熱管換熱器 整體式熱管換熱器均由同一類型的熱管所組成。而組合式熱管換熱器則是根據(jù)換熱器中所處的溫度段不同，而選用最適宜在該溫度區(qū)內(nèi)工作的熱管。

熱管換熱器與其他型式的換熱器的比較熱管換熱器與其他型式的換熱器相比，有以下特點：

a 、傳熱性能高。尤其對氣-氣熱管換熱器，更能顯示出它的優(yōu)點。

b 、傳熱平均溫差大。冷、熱流體的通道布置方便，流向可以布置成單純的逆流形式。

c 、結(jié)構(gòu)緊湊。除上述特點可使換熱器做的緊湊外，每根熱管的傳熱能力也大，可以用較少熱管數(shù)目保證熱量的傳遞。

d 、布置靈活。熱管可以作為通用的傳熱元件，對于傳熱量要求不同的換熱器，可以用改變熱管根數(shù)的方法進行任意組合。

e、工作安全可靠。每根熱管是獨立的傳熱元件，即使其中一根發(fā)生故障，也不影響整個換熱器的正常工作。在檢修時，可以單獨進行更換。?