(中南电力设计院有限公司 湖北武汉 430071;中国葛洲坝集团装备工业有限公司 湖北武汉 430048)
摘要：随着科学技术的飞速发展，热工技术也在迅速发展。在发展的过程中，热工有着各种各样的问题。正确使用高绝缘材料和高导热材料是热工发展中最重要的问题。为了有效地解决这些问题，有必要提高相应材料的导热系数。热管技术在热力工程中的应用，可以有效地将热管在很小的截面面积上进行长距离传热。热管具有很高的导热性，在应用过程中越来越受到人们的欢迎。基于此，本文主要对热管技术在热能工程中的应用进行了简要的分析，以供参考。
关键词：热管技术；热能工程；应用研究
引言
近年来，随着科技日新月异，热管技术利用率逐渐加大，在诸多领域中都收获了不小成就。本文将主要围绕热管的作业原理进行分析，并探究其在热能工程中的实际运用。
1热管技术的应用基础
热管是世界上迄今所知的传热速度最快的传热元件，被称为“热超导管”。它传热效率高，沿轴向的等温特性好，但热耗散效率比同质量的铜散热器大2～3个数量级。因热管具有热响应速度快、热传输量大、不需要主动元件、本身不需要耗能和可变换热流等优点，自20世纪70年代商业化应用以来，得到了各方面的重视。热管是一个密闭封焊的蒸发冷却器件，由密封管、吸液芯和蒸汽通道组成。制造时，管内抽成负压后，放入适量可以汽化的工作液体（如水、乙醇、氟利昂等），使紧贴管内壁的吸液芯毛细多孔材料中充满液体并加以密封，如图1所示。从轴向看，管的一端为蒸发段（加热段），另一端为冷凝段（冷却段），中间为绝热段。工作时，外部热源的热量传至蒸发段，由于热传导使工质的温度上升，进而导致液相介质吸热蒸发。热管技术最初被用在航天领域，专门解决面向太阳和背向太阳的温差问题，属尖端国防技术。民用化后，在化工、热工及电力电子等领域有着广泛应用。用于笔记本电脑散热的热管属于小型热管，能明显改善电脑散热能力，提高电脑性能。国内对老式油浸式变压器进行了改造，采用热管技术强化冷却散热，取得了良好的效果。
图1 热管原理图
2热管技术重要技术分析
2.1均温技术
均温技术充分利用冷、热管等温线。当整个温度达到相同的温度时，不同结构的温度场是不同的。均匀分布的温度场称为均相技术。
2.2汇源分割技术
为了充分地隔离热源和冷源，需要热管通过一系列工艺来完成热交换。根据现场对该技术的具体需求，可以有效地控制热管的分隔距离，根据热管的性能还可以适当调整。在连续生产项目中，可以有效地促进汇源分割技术的推广。
2.3交变热流密度
为了有效地实现小面积的热输入，有必要利用热管来实现这一目的，从而也可以实现大面积的热输出。在大面积的热量输入下，利用小面积的热量输出面积，在一定程度上可实现机组的热量传递。单元冷却传热实现热通量传递。
3热管技术在热能工程中的应用
3.1在锅炉中的运用
此技术在锅炉中被普遍运用。锅炉中的核心构成部分：空气预热器，在确保锅炉正常运作中有着至关重要的作用。然而，针对以往的空气预热器而言，长久性运用会出现漏风、低温腐化、损耗、堵灰等情况，若是不利用有效对策，必然会干扰锅炉常规应用，其可靠性和安全性匮乏高效保证。在空气预热器中添加热管，将其当做传导元件，能轻松处理以上状况。主要是由于热管在烟气端的管壁温度是较为均衡的，而且其能被高效掌控，在管壁温度上升大于水蒸气露点和酸露点时，便能最大化的杜绝腐化问题出现。与此同时，若是未掌控好烟气端的管壁温度，还可利用策划相应的烟速，让烟气具备自吹灰功效，能杜绝积灰情况发生。另外，由于其自身的漏风参数是0，在使用进程中不会时常发生漏风问题。
3.2在余热回收中的利用
3.2.1热管式换热器热能回收工艺
采用热管式换热器，旋风分离器出口热风经过换热器底部热风段，热风段换热管中的热载体被汽化，流向上部冷端。热载体蒸汽在冷端被冷凝，放出汽化潜热，从而加热新鲜空气，冷凝液又流回热端，如此反复。该过程中75～80℃的湿热空气经过换热后，变成72～77℃的废气排放外界，相应的新鲜空气由25℃升高至70℃。无锡全邦能源科技有限公司在中粮东海生产线改造时采用该工艺，但是长时间运行后粕粉等粘结在翅片管上，使得传热系数下降，进而换热器效率下降，影响设备的正常运行。为了提高设备的使用效率，延长设备的使用寿命，后续的工艺中进行了改进:热风进换热器前增加了过滤器，从而减小粉尘的携带，极大提高了工艺设备运行的稳定性。
3.2.2板式换热器热能回收工艺
采用不锈钢板式换热器。旋风分离器出口热风与新鲜空气进行冷热交换，同时采用高温水进行间歇喷淋，以冲洗粘结在板片上的杂质;换热后的尾气进入气－水冷凝器进行冷却之后排空，换热后的热风进入空气加热器进行加热。整个过程中75～80℃的湿热空气经过换热后，变成60～65℃的湿热空气，相应的新鲜空气由25℃升高至70℃;湿热空气经过气－水冷凝器冷却至50℃左右排空，根据工厂实际观测，排出尾气不再冒“白烟”。这样不但节省了蒸汽，而且有效地减少了DC尾气中异味，响应了国家节能减排的政策要求。
3.3在其余方面的使用
不单单有上述2个方面，此技术在其余领域的运用也非常普遍，比如：航空领域、道路交通等等。第一，在国内部分北区区域，冬天的温度通常较低，会致使土体变成冻土的形态。在夏天来临之际，随着温度不断提高，冻土层会从下到上的消融，从而发生翻涌问题。在此状况下，铁路路基稳定性会渐渐下降，有较大几率会引发交通事故，造成巨大经济损失和人身安全问题。要想高效处理这一问题，要科学合理的使用低温热管技术。经过剖析热管的特征可知，热管能良好的顺应温差转变，而且高效的均衡温差。在建设铁路路基过程中国要使用低温热管，在热量反复传输的基础上，能均衡空气和冻土层间的温度，进而高效杜绝翻涌问题的发生，减少交通安全事故的出现几率。第二，把热管装置到航天器之中，还能迅速的均衡航天器两端温度。热量互相输送，能最大化的减少由于温差较大而致使航天器无法正常工作。其三，目前，铝业是国际上产能最大的电化学工业之一；全球的铝产量仅次于钢，居各种有色金属之首。全球对铝材料的需求仍呈现大幅增长的趋势。炭素阳极是铝电解生产过程中非常重要的电极材料；炭素阳极的生产过程包括煅烧、成型、焙烧、组装。煅烧工艺是炭素阳极生产的最初及最重要工艺阶段，在煅烧过程中，由于以碳氢化合物为主要成分的挥发分煅烧及部分粉焦的烧蚀，产生一定量的高温废气，这些废气中的热能，除了部分用于物料煅烧过程中的加热得到利用外,大部分随废气排出｡每产1吨煅后焦,可产生950℃左右的烟气量约4000m3,相当于约310kg标煤的发热值｡实现炭素工艺煅后焦烟气有效的节能环保综合治理,是保障炭素工业发展的关键之一。
结束语
综上所述，伴随社会的不断进步，人们对资源的研发和使用力度逐渐加强，致使大量资源渐渐枯竭。热管技术是新型散热技术，具有十分广阔的应用前景。将热管技术运用在热能工程中，便能加大能源的使用率，杜绝能源浪费现象。
参考文献:
[1]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(16):105.
[2]王韬.浅谈热管技术在热能工程中的运用[J].科技风,2017(01):68.
[3]陈雅丽,张俊萍.热能工程中推行热管技术的发展研究[J].电子制作,2015(08):241.
[4]王复程.浅谈热管技术在热能工程中的应用[J].山东工业技术,2015(05):86.
[5]杨慧鑫.热管技术在热能工程中的应用探究[J].甘肃科技,2014,30(17):71-73.
论文作者:何耘夫,许驰
论文发表刊物:《电力设备》2018年第25期
论文发表时间:2019/1/25
标签：热管论文; 技术论文; 热能论文; 工程论文; 温度论文; 热风论文; 空气论文; 《电力设备》2018年第25期论文;