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(yuǎn)距離傳熱、可控制溫度等一系列優(yōu)點(diǎn)。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(diǎn)腐蝕等優(yōu)點(diǎn)。目前已廣泛應(yīng)用于冶金、化工、煉油、鍋爐、陶瓷、交通、輕紡、機(jī)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(jì)效益。

   典型的重力熱管如圖所示，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?zé)峁軆?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(gè)數(shù)量級(jí)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)?/p>

熱的特點(diǎn)，特別是由于熱管的特有機(jī)理，使冷熱流體間的熱交換均在管外進(jìn)行，這就可以方便地進(jìn)行強(qiáng)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(dòng)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(hù)費(fèi)用少等多種優(yōu)點(diǎn)，它在空間技術(shù)、電子、冶金、動(dòng)力、石油、化工等各種行業(yè)都得到了廣泛的應(yīng)用。

   二、相容性及壽命

    熱管的相容性是指熱管在預(yù)期的設(shè)計(jì)壽命內(nèi)，管內(nèi)工作液體同殼體不發(fā)生顯著的化學(xué)反應(yīng)或物理變化，或有變化但不足以影響熱管的工作性能。相容性在熱管的應(yīng)用中具有重要的意義。只有長期相容性良好的熱管，才能保證穩(wěn)定的傳熱性能，長期的工作壽命及工業(yè)應(yīng)用的可能性。影響熱管壽命的因素很多，歸結(jié)起來，造成熱管不相容的主要形式有以下三方面，即：產(chǎn)生不凝性氣體；工作液體熱物性惡化；管殼材料的腐蝕、溶解。

    三、熱管制造

    目前節(jié)能（余熱回收）領(lǐng)域的熱管換熱器，常用熱管多為重力熱管。重力熱管主要由管殼、端蓋、工質(zhì)三部分組成，其通常制作工藝如下：

   四、熱管換熱器簡介

   熱管換熱器屬于熱流體與冷流體互不接觸的表面式換熱器。熱管換熱器顯著的特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡單，換熱效率高，在傳遞相同熱量的條件下，熱管換熱器的金屬耗量少于其他類型的換熱器。換熱流體通過換熱器時(shí)的壓力損失比其他換熱器小，因而動(dòng)力消耗也小。由于冷、熱流體是通過熱管換熱器不同部位換熱的，而熱管元件相互又是獨(dú)立的，因此即使有某根熱管失效、穿孔也不會(huì)對(duì)冷、熱流體間的隔離與換熱有多少影響。此外，熱管換熱器可以方便地調(diào)整冷熱側(cè)換熱面積比，從而可有效地避免腐蝕性氣體的露點(diǎn)腐蝕。熱管換熱器的這些特點(diǎn)正越來越受到人們的重視，其用途亦日趨廣泛。

   按照熱流體和冷流體的狀態(tài)，熱管換熱器可分為：氣—氣式、氣-汽式、氣—液式、液—液式、液—氣式。按照熱管換熱器的結(jié)構(gòu)形式可分為：整體式、分離式和組合式。

   1、整體式熱管換熱器

氣—氣換熱器

氣—汽換熱器

氣—液換熱器

   2、分離式熱管換熱器

   1、工作原理

    分離式熱管也是利用工質(zhì)的汽化-凝結(jié)來傳遞熱量，只是將受熱部分與放熱部分分離開來，用蒸汽上升管與冷凝液下降管相聯(lián)接，可應(yīng)用于冷、熱流體相距較遠(yuǎn)或冷、熱流體絕對(duì)不允許混合的場合。其工作原理如圖所示。

    2、設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)

    由通過熱流體的換熱器、冷流體的換熱器及蒸汽上升管、冷凝液下降管組合而成。換熱器主要由殼體和管束組成。殼體是一個(gè)鋼結(jié)構(gòu)件，它分別是熱流體和冷流體的流通通道，殼體的上頂下底、兩側(cè)均設(shè)有內(nèi)保溫層。為了便于檢修和觀察積灰情況，及時(shí)清除積灰，接口處設(shè)有人孔，設(shè)備頂蓋也可打開，用于檢修和更換管束。每臺(tái)殼體內(nèi)均裝有若干片彼此獨(dú)立的管束。受熱段和放熱段相對(duì)應(yīng)的各片管束通過蒸汽上升管和冷凝液下降管連接，構(gòu)成各自獨(dú)立的封閉系統(tǒng)。

   五、熱管換熱器的應(yīng)用特點(diǎn)

    1、整體式換熱器特點(diǎn)：

   （1）、傳熱效率高，熱管的冷、熱側(cè)均可根據(jù)需要采用高頻焊翅片強(qiáng)化

傳熱，彌補(bǔ)一般氣—氣換熱器換熱系數(shù)低的弱點(diǎn)。

   （2）、有效地避免冷、熱流體的串流，每根熱管都是相對(duì)獨(dú)立的密閉單元，冷、熱流體都在管外流動(dòng)，并由中間密封板嚴(yán)密的將冷、熱流體隔開。

   （3）、有效的防止露點(diǎn)腐蝕，通過調(diào)整熱管根數(shù)或調(diào)整熱管冷熱側(cè)的傳熱面積比，使熱管壁溫提高到露點(diǎn)溫度以上。

   （4）、有效的防止積灰，換熱器設(shè)計(jì)可采用變截面結(jié)構(gòu)，保證流體進(jìn)出口等流速流動(dòng)，達(dá)到自清灰的目的。

   （5）、無任何轉(zhuǎn)動(dòng)部件，沒有附加動(dòng)力消耗，不需要經(jīng)常更換元件，即使有部分元件損壞，也不影響正常生產(chǎn)。

   （6）、單根熱管的損壞不影響其它的熱管，同時(shí)對(duì)整體換熱效果的影響也可忽略不計(jì)。

    2、分離式熱管換熱器的特點(diǎn)：

   （1）、裝置的受熱段和放熱段可視現(xiàn)場情況而分開布置，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳熱，這就給工藝設(shè)計(jì)帶來了較大的靈活性，也給裝置的大型化、熱能的綜合利用以及熱能利用系統(tǒng)的優(yōu)化創(chuàng)造了良好的條件。

   （2）、工作介質(zhì)的循環(huán)是依靠冷凝液的位差和密度差的作用，不需要外加動(dòng)力，無機(jī)械運(yùn)行部件，增加了設(shè)備的可靠性，也極大地減少了運(yùn)營費(fèi)用。

   （3）、放熱段與受熱段彼此獨(dú)立，易于實(shí)現(xiàn)流體分割、密封、因而能適用于易燃易爆等危險(xiǎn)性流體的換熱，并且也可實(shí)現(xiàn)一種流體與多種流體的同時(shí)換熱。

   （4）、受熱段與放熱段管束可根據(jù)冷、熱流體的性能及工藝要求選擇不同的結(jié)構(gòu)參數(shù)和材質(zhì)，從而可有效地解決設(shè)備的露點(diǎn)腐蝕和積灰問題。

   （5）、根據(jù)工藝要求，可以將流體順、逆流混合布置，以適應(yīng)較寬的溫度范圍。

   （6）、系統(tǒng)換熱元件由多片熱管管束組成，各片之間相互獨(dú)立，因此，其中一片甚至幾片損壞或失效不會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

附——重力熱管原理示意圖