熱管技術(shù)現(xiàn)在運(yùn)用的越來(lái)越頻繁，本文對(duì)熱管的基本組成，熱管的工作原理，以及熱管的分類(lèi)和熱管在應(yīng)用的過(guò)程中，所要解決的技術(shù)關(guān)鍵做了詳細(xì)的分析，并且對(duì)熱管技術(shù)在熱能工程的應(yīng)用進(jìn)行了分析和研究，給以后的熱管研究提供了參考。
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展越來(lái)越快，熱能工程的發(fā)展也是與日俱進(jìn)，熱管技術(shù)也投入到了應(yīng)用。熱管的導(dǎo)熱系數(shù)非常高，是鋁、銀等金屬的上千倍。如果使用熱管技術(shù)，熱管的截面非常的小，并且不需要加入任何的動(dòng)力就可以讓巨大的熱能，進(jìn)行傳輸。因此，熱管在熱能工程的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。
熱管的組成和原理
1.1.熱管的組成
典型的熱管由管殼、吸液芯和端蓋組成，將管內(nèi)抽成1.3×（10負(fù)1－－－10負(fù)4)Pa的負(fù)壓后充以適量的工作液體，使緊貼管內(nèi)壁的吸液芯毛細(xì)多孔材料中充滿液體后加以密封。管的一端為蒸發(fā)段（加熱段)，另一端為冷凝段（冷卻段），根據(jù)應(yīng)用需要在兩段中間可布置絕熱段。當(dāng)熱管的一端受熱時(shí)毛紉芯中的液體蒸發(fā)汽化，蒸汽在微小的壓差下流向另一端放出熱量凝結(jié)成液體，液體再沿多孔材料靠毛細(xì)力的作用流回蒸發(fā)段。如此循環(huán)不己，熱量由熱管的一端傳至另—端。熱管在實(shí)現(xiàn)這一熱量轉(zhuǎn)移的過(guò)程中，包含了以下六個(gè)相互關(guān)聯(lián)的主要過(guò)程：
1.1.1.熱量從熱源通過(guò)熱管管壁和充滿工作液體的吸液芯傳遞到（液－－－汽）分界面；
1.1.2.液體在蒸發(fā)段內(nèi)的（液－－汽）分界面上蒸發(fā)；
1.1.3.蒸汽腔內(nèi)的蒸汽從蒸發(fā)段流到冷凝段；
1.1.4.蒸汽在冷凝段內(nèi)的汽．液分界面上凝結(jié)：
1.1.5.熱量從（汽－－液）分界面通過(guò)吸液芯、液體和管壁傳給冷源：
1.1.6.在吸液芯內(nèi)由于毛細(xì)作用使冷凝后的工作液體回流到蒸發(fā)段。
1.2.熱管的原理
在加熱熱管的蒸發(fā)段，管芯內(nèi)的工作液體受熱蒸發(fā)，并帶走熱量，該熱量為工作液體的蒸發(fā)潛熱，蒸汽從中心通道流向熱管的冷凝段，凝結(jié)成液體，同時(shí)放出潛熱，在毛細(xì)力的作用下，液體回流到蒸發(fā)段。這樣，就完成了一個(gè)閉合循環(huán)，從而將大量的熱量從加熱段傳到散熱段。
當(dāng)加熱段在下，冷卻段在上，熱管呈豎直放置時(shí)，工作液體的回流靠重力足可滿足，無(wú)須毛細(xì)結(jié)構(gòu)的管芯，這種不具有多孔體管芯的熱管被稱(chēng)為熱虹吸管。熱虹吸管結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工程上廣泛應(yīng)用。
熱管應(yīng)用的技術(shù)關(guān)鍵
2.1.很高的導(dǎo)熱性
熱管內(nèi)部主要靠工作液體的汽、液相變傳熱，熱阻很小，因此具有很高的導(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。
2.2.優(yōu)良的等溫性
熱管內(nèi)腔的蒸汽是處于飽和狀態(tài)，飽和蒸汽的壓力決定于飽和溫度，飽和蒸汽從蒸發(fā)段流向冷凝段所產(chǎn)生的壓降很小，根據(jù)熱力學(xué)中的方程式可知，溫降亦很小，因而熱管具有優(yōu)良的等溫性。
2.3.熱流密度可變性
熱管可以獨(dú)立改變蒸發(fā)段或冷卻段的加熱面積，即以較小的加熱面積輸入熱量，而以較大的冷卻面積輸出熱量，或者熱管可以較大的傳熱面積輸入熱量，而以較小的冷卻面積輸出熱量，這樣即可以改變熱流密度，解決一些其他方法難以解決的傳熱難題。
2.4.熱流方向的可逆性
一根水平放置的有芯熱管，由于其內(nèi)部循環(huán)動(dòng)力是毛細(xì)力，因此任意一端受熱就可作為蒸發(fā)段，而另一端向外散熱就成為冷凝段。此特點(diǎn)可用于宇宙飛船和人造衛(wèi)星在空間的溫度展平，也可用于先放熱后吸熱的化學(xué)反應(yīng)器及其他裝置。
2.5.環(huán)境的適應(yīng)性
熱管的形狀可隨熱源和冷源的條件而變化，熱管可做成電機(jī)的轉(zhuǎn)軸、燃?xì)廨啓C(jī)的葉片、鉆頭、手術(shù)刀等等，熱管也可做成分離式的，以適應(yīng)長(zhǎng)距離或沖熱流體不能混合的情況下的換熱；熱管既可以用于地面（重力場(chǎng)），也可用于空間（無(wú)重力場(chǎng)）。
熱管技術(shù)在熱能工程中的應(yīng)用
3.1.煉焦?fàn)t余熱回收工程中的應(yīng)用 一般的情況下，從煉焦?fàn)t被釋放出來(lái)的煙氣，溫度會(huì)非常的高，不進(jìn)行回收利用，就會(huì)造成非常大的浪費(fèi)。如果把熱管技術(shù)運(yùn)用到煉焦?fàn)t，并且安裝到煙囪 內(nèi)，這些大量的余熱就可以回收利用。第一個(gè)步驟，在熱管內(nèi)，工作介質(zhì)對(duì)于煙囪內(nèi)的熱量進(jìn)行有效的吸收，并且蒸發(fā)成氣體，這些氣體會(huì)傳送到凝結(jié)段，進(jìn)行熱量的釋放后，開(kāi)始凝結(jié)，當(dāng)能量完全的釋放之后，繼續(xù)變成液態(tài)的介質(zhì)，再一次的流回蒸發(fā)段，繼續(xù)的循環(huán)。通過(guò)凝結(jié)段的使用，得到的熱量，應(yīng)該進(jìn)行加熱，除去鹽水，因?yàn)闊峁軅魉偷臒崃款?lèi)型非常多。所以汽和誰(shuí)的混合物就會(huì)大量的產(chǎn)生，并且沿著上升管在集箱的內(nèi)部匯進(jìn)行合，并且在最后都進(jìn)入汽包實(shí)現(xiàn)分離。
3.2.熱管用于傳送和儲(chǔ)存能量 用熱管傳送熱量是利用汽化潛熱或化學(xué)反應(yīng)將熱量從高溫流體傳向低溫流體,這時(shí)熱管相當(dāng)于傳送管道,但功能和功率都比一般傳送管道多,而且不需要傳送泵等設(shè)備?熱管用于儲(chǔ)存能量,并不是利用熱管本身,因熱管本身的儲(chǔ)熱能力很小,而是用熱管結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)和容易設(shè)置蓄熱材料,如可在熱管外面設(shè)置蓄熱材料,其工作原理為當(dāng)高溫?zé)嵩闯渥銜r(shí),蓄熱材料儲(chǔ)存一部分熱量,而當(dāng)高溫?zé)嵩床怀渥慊蜷g斷時(shí),蓄熱材料將儲(chǔ)存的熱量通過(guò)熱管傳送給低溫物體?
3.3.熱管用于控制設(shè)備的溫度
利用熱管的控制性能進(jìn)行控溫的方式,具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單?體積小?性能良好和工作可靠等優(yōu)點(diǎn)?它的工作原理是利用變導(dǎo)熱管的可調(diào)節(jié)性能,由于變導(dǎo)熱管中的惰性氣體隨溫度的膨脹而改變凝結(jié)段換熱面積,因而可控制熱管內(nèi)溫度,從而也就控制了加熱段的溫度?這項(xiàng)技術(shù)被廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星?宇宙飛船等設(shè)備上,它能使衛(wèi)星?宇宙飛船各部件之間,甚至整個(gè)衛(wèi)星結(jié)構(gòu)等溫化?
隨著傳統(tǒng)能源變得越來(lái)越少，把熱管技術(shù)成功的使用在熱能工程，不僅僅可以完成熱能的合理流動(dòng)，同時(shí)還可以減少大量的能量損失，有效的實(shí)現(xiàn)節(jié)約資源和能源的目標(biāo)。 總之,熱管技術(shù)已深入人們生活的各個(gè)領(lǐng)域,從軍工到民用,從空間到地面,處處可以見(jiàn)到它的應(yīng)用,并且不同功能的熱管也日趨向縱深方向發(fā)展?
