热管设计关键考虑因素

热管设计应当考虑以下几点因素。

热管设计关键考虑因素

一、工作液体的选择

①工作液体应适应热管的工作温度区,并有适当的饱和蒸汽压;

②工作液体与壳体、吸液芯材料应相容,且应具有良好的热稳定性;

③工作液体应具有良好的综合热物理性质;

④其他(包括经济性、毒性、环境污染等)。

工作液体本身的热稳定性问题主要发生在有机介质作为工作液体的热管,对它的工作应十分留意。一旦超温,有机工质即迅速分解,甚至碳化。另外,即使在与管壳材料相容的情况下,某些有机工质自身的缓慢分解也是不可避免的。

满足以上条件的工作液体不一定就是最好的工质,还要考虑其毒性、易燃易爆性、经济性、来源难易性等一系列问题。例如在300~600℃范围内,从物性来说,汞蒸气有毒,且对环境也会产生污染,因之汞的使用受到限制。

二、吸液芯结构形式

吸液芯的选择是一个复杂问题,从要求提供最大传热率的观点出发,要求吸液芯具有非常小的有效毛细孔半径r。,以提供最大的毛细压力,渗透率K值要大,以减少回流液体的压力损失,导热热阻要小,以减少径向导热阻力。要使同一种结构的吸液芯能满足上述全部要求是困难的,因而出现了复合的吸液芯结构和干道吸液芯,但增加了制造难度,提高了制造成本。因此在选择吸液芯时,应注意在能满足传热要求的基础上尽量选择最简单的结构。在地面应用的热管,尽量利用重力回流,采用无吸液芯的热虹吸管。

三、工作温度

在指定的设计条件下,冷源和热源的温度是己知的,换热条件也是明确的,因而热管本身的工作温度范围可以通过一-般的传热公式计算而得。这里所说的工作温度一般是指工作时热管内部工作液体的蒸汽温度。良好的热管工作时,工作液体必然处于汽液两相状态,因之所选择的工作液体的熔点应低于热管的工作温度,热管才有可能正常工作。图3-59列出了可作为热管工作液体的熔点、沸点、临界点(线段上的垂直短线)的温度范围。从图中可以看出这些液体在某些温度区域是重叠的,即在某些温度范围内有几种工作液体可被选用。这就要依次考虑饱和压力、价格、热稳定性、有无毒性等因素,并加以对比,作出选择。

热管设计关键考虑因素
四、管壳材料

热管设计关键考虑因素

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