柴川
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摘要：随着社会经济的不断发展，科技水平的不断提高，使得人们提升了对于能源的利用效率。将热管技术应用于热能工程中，可以实现热能的循环利用，不但降低了成本，还能够为社会节约大量的能源，为环境保护做出一定的贡献。基于此，本文阐述了热管的基本结构以及热管在热能工程中的关键技术及其特征，对热管技术在热能工程中的应用进行了探讨分析。
关键词：热管；结构；热能工程；技术；特征；应用
一、热管的基本结构
热管主要由管壳、管芯以及工作液体这三部分构成。管壳是热管的最外层，通常由不锈钢、碳钢、铜等金属材料制成。因此，管壳具有一定的承压能力，其内部空腔具有比较高的原始真空度。管芯是紧贴着管壳的，主要由毛细多孔结构材料制成，通常为金属丝网或者是烧结的金属粉末。工作液体主要是指热管在工作中传递热量的介质，密封在热管的内部，有液态和气态两种工作状态。常用的工作液体有水、甲醇、丙酮、氨等。其中，水的工作范围在45--210℃之间。
二、热管在热能工程中的关键技术
热管在热能工程中的关键技术主要有：（1）均温技术。主要是利用热管的等温性，将一个温度各处不相等的温度场变为一个温度各处都均匀的温度场。（2）交变热流密度。通过使用热管既可以实现在小面积输入热量，大面积输出热量，还可以实现大面积内输入热量，小面积输出热量。这样能够有效进行单位加热传热面积与单位冷却传热面积进行热流量的变换。交变热流密度在工程项目中有着非常重要的用途，如通过控制管壁温度预防露点腐蚀。（3）热控制技术。通过使用热阻能够变化的可变导热管进行传热控制，这样可以有效控制温度。通常情况下，利用热控制技术可以有效控制热源与冷源的温度。（4）单向导热技术。在重力热管的理论下，可以实现热管的单向导热，此时的热管就是一个单项导热的零部件。（5）旋流传热技术。通过转动产生的离心力可以实现热管内的工作液体从冷凝段回流到蒸发段 ，或者依靠工作液体的位差实现回流。通常情况下 ，旋转传热技术可以用在高速钻头、电机轴等高速回转轴件等工程项目上。（6）微型热管技术。微型热管与普通热管最大的不同在于微型热管的毛细力是存在于蒸汽通道旁边液缝弯月面供给的，而不是吸液芯产生的。微型热管技术通常在半导体芯片、手提电脑的CPU散热、集成电路等工程项目。（7）高温热管技术。高温热管内部的工作液体主要是液态金属，在工作状态下，金属造成的饱和蒸汽压相对较低，从而不会给高温下的热管制造高压。高温热管通常应用在核工程、高温热风炉、赤热体取热、太阳能电站等工程项目。
三、热管技术的主要特征
热管技术的特征主要表现为：（1）传热效率高。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在换热器中，与柴铜、银、铝等金属材料相比，热管的导热系数要高出几百倍、甚至是上千倍，从传热效率方面来看，能够达85%以上，因此，热管具备优良的导热性能，是一种非常重要的传热介质。运用热管技术，不仅能够有效的回收余热，还能够有效的利用太阳能、地热能、排热、废热等低品位热源。这在一定程度上避免了热量的大量损耗，不仅节约能源，还可以有效的降低成本。（2）恒温。当热源的温度产生很大变化时，可变导热管不会受到热源温度的影响，能够有效保持冷凝段的液体温度不发生变化，从而实现冷热源的恒温。与其他的换热方式相比，可变导热管的恒温特点使其在具体的应用过程中，具有很大的优势。以汽车尾气余热回收利用为例，随着汽车的运行状态发生变化，其尾气的热负荷及排气温度也会有所改变，汽车排放的尾气温度有时会高达600--700℃。但是，要想实现有效的余热回收利用，冷凝段或是热源的温度应当保持稳定，而可变导热管的恒温特性，可以有效的解决这类问题。（3）适应性强的特征。热管与其他导热材料相比，其适应性比较强。一方面，能够适应温差的变化，另一方面，还能够有效的平衡温差。其蒸发段与冷凝段的结构、位置布置等方面比较易于控制，进而在实现热源分离方面，可以发挥较好的效果。热管之间可以相互独立的工作，不存在相互影响的现象，便于拆卸与更换。与此同时，换热设备在受热、放热等方面的结构设计较为灵活，因此对于热源的分离距离这一方面还能够实现良好的控制，并且不会因为一端损坏而影响两端液体的质量，从而充分实现冷热液体之间的零泄漏。
四、热管技术在热能工程中的应用分析
1、热管技术在锅炉方面的应用分析。热管技术在锅炉中具有广泛的应用。空气预热器是锅炉的重要组成部分，在锅炉的运行过程中，发挥着重要的作用。但是，对于一些传统的空气预热器来说，长时间使用会存在磨损、低温腐蚀、积灰、漏风等现象，如果不采取相应的措施，会严重影响锅炉的正常使用，其安全性与经济性难以得到有效保障。用热管作为传热元件组成的空气预热器，取代原本使用的空气预热器，可以有效地解决上述存在的问题。这是因为热管在烟气侧的管壁温度相对来说是比较均匀的，并且管壁温度能够得到有效的控制，当烟气侧的管壁温度超过烟气的酸露点与水蒸气露点时，就能在很大程度上避免腐蚀现象的发生。另外，如果没有控制好烟气侧的管壁温度，还可以通过设计一定的烟速，使得烟气具有自吹灰作用，可以避免堵灰现象的产生。与此同时，因其本身的漏风系数为零，在应用的过程中不易出现漏风现象。
2、热管技术在余热回收中的应用分析。在余热回收中，热管技术也能起到一定的作用，具有很大的应用价值。以纺织业为例，热管可以通过回收余热，将热量传递到固定的装置中，进而实现热量的循环利用。在余热回收的过程中，将热管安装在废气的排出口，可以大量的回收废气中的热量，这样能够有效的节约能源，降低了生产成本，避免了不必要的损失。主要的工作原理是，当鲜风在定型机的负压作用下流入热管的蒸发段后，热管开始吸收热量，原来的鲜风经过传热管的新风段，最后流入到定型机烘箱的散热器。这就是余热回收的主要工作流程，比较简单，因此，热管技术得到了广泛的应用。
3、热管技术在其他方面中的应用分析。除了以上两个方面，热管技术在其他方面的应用也比较广泛。例如，道路交通、航空航天等领域。首先，在我国的一些北方地区，冬季的温度普遍很低，会导致土壤处于冻土的状态。进入初夏阶段以后，在温度提升的影响下，冻土层会自下而上的融化，这样就会形成翻涌现象。受此影响，铁路路基会变得松懈，可能会导致交通事故的产生，产生不可估量的损失。为了有效解决这种问题，应当采用低温热管技术。通过分析热管的特点，可以了解到热管能够适应温差的变化，并且有效的平衡温差。在铁路路基的铺设中应用低温热管，通过热量的循环传递，可以平衡冻土层与空气之间的温度，从而有效避免翻涌现象的产生，降低交通事故的发生概率。其次，将热管安装到航天器中，还可以有效的平衡航天器两侧的温度。热量的相互传递，能够最大限度地避免因温差大而导致航天器出现系统故障。
结束语
随着资源的不断开发和利用，传统能源逐渐减少，将热管技术应用于热能工程，不但可以实现热能的有效流动，而且还可以节约大量的能量，从而实现节约能源的目的，因此对热管技术在热能工程中的应用进行分析具有重要意义。
参考文献
[1]李强.热管技术在工程中的应用[J].科技创新与应用，2012（31）
[2]赵若焱.热管技术在热能工程中的应用探究[J].山东工业技术，2017（08）
[3]吴克强.热管技术在热能工程中的应用[J].传播力研究，2017（10）
论文作者:柴川
论文发表刊物:《防护工程》2018年第14期
论文发表时间:2018/10/11
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