热管技术在热能工程中的应用探究
摘 要：在科学技术不断发展的今天，热管技术的应用也更加普遍，受到了人们的广泛关注，在各个领域中都取得了很大的成就。本文主要是对热管技术在热能工程中的应用做出简单的探究，从热管的组成部分、工作原理以及分类等方面出发，对热管技术的应用情况作出一系列的分析，为以后进一步的使用提供参考。
关键词：热管技术；热能加工；应用
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.16.096
0 引言
热管一般是由管壳、吸液芯和端盖三个部分组成，它的工作过程是由液体的蒸发、蒸汽的流动、蒸汽的凝结和凝结液的回流组成的闭合循环。这种结构使热管能够处于一种封闭的状态，并且能够承受外界较大的压力，同时保证了内部结构的稳定。热管技术现已广泛地应用于宇航、电子、动力、化工、冶金、石油、交通等许多部门，是一种新型的传热元件。
1 热管的工作原理
根据热管的传热状况，可以将热管的工作过程分为蒸发段、输送段、凝结段三个工作阶段。当热源对热管的一端进行加热时，工作液受热沸腾而蒸发，蒸气在压差的作用下高速地流向热管的另一端，在另一端放出潜热而凝结。凝结液在吸液芯毛细抽吸力的作用下，从冷端返回热端。如此反复循环，热量就从热端不断地传递到冷端，这种循环是快速进行的，热量可以被源源不断地传导开来。在热量进行传递的过程中，要将两个部分的传递划分开来，这样做的好处是能够保证热量的有效传递，确保它在传递的过程中不会发生过多的热量损失。
2 热管的分类
热管的类型很多，通常按照不同的划分标准有不同的分类方式。按工作温度划分，热管一般分为极低温热管（工作温度低于-200℃）、低温热管（工作温度在-200℃～50℃）、常温热管（工作温度在50℃～250℃）、中温热管（工作温度在250℃～600℃）、高温热管（工作温度高于600℃）。按工作液回流的原理划分，热管一般分为内装有吸液芯的有芯热管、两项闭式热虹吸管、重力辅助热管、旋转热管。按形状划分，热管一般分为管形、板形、室形、L形、可弯曲形等。
3 热管技术的特点
（1）安全性。热管技术在实践操作的时候是没有障碍的，也不会涉及二次转换，所以一般工作的时候不会发生损坏。在工作的过程中能够保证相配套的设备正常运行，确保了整个工作过程的安全性。
（2）传热效率高。热管在进行热量传递的时候一般是使用他本身的导热单元，导热性能较强。相比于一般的金属来说，热管能够更好的传递能量。同时，热管的效率通常都在80%以上，能够有效地利用热能，保证能源的合理利用。
4 热管在热能工程中的应用
（1）热控制技术。热控制技术是利用热阻的变化达到传递热能的目的，这样做的好处是能够有效的控制温度的变化，使温度的传递具有一定的规律性。在一般的情况下，通过这种技术可以有效的控制热源以及冷源的温度，确保两者之间以一个稳定的形式存在。
（2）均温技术。均温技术是通过对热管的温度进行调整，将它每一处的温度进行一个统一的划分，确保温度能够统一的进行控制。
（3）高温技术。高温技术指的是将液态金属作为它工作的主体。相对于其他的金属而言，液态金属造成的蒸汽压一般来说是比较低的，不会给热管带来伤害。这种技术也应用在其他方面，比如核工程、太阳能发电厂等等。
5 热管在工程中的应用
（1）在铁路工程上的应用。我国很多地方一年当中多数时期土壤都处于一种动土的状态，每当温度升高，动土就会从下而上的融化，导致铁路路基松懈，引发铁路脱轨等严重的交通事故。为了解决这一问题，就可以采用低温热管技术。首先在凍土层中埋上低温热管，在温度较低的时候，热管就会散发一定的热量，保证土层的稳定性。而当温度比较高的时候，因为温度的升高，热管内部的气体不再冷凝，从而保证了内外的气压得到平衡，确保温度能够一直保持一个稳定的状态。
（2）在航空航天上的应用。在航空事业中，航空器的使用都面临着一个共同的问题，即航天器背对太阳的一侧温度是比较低的，而正对着太阳的一侧温度是比较高的，这样就无法对空气的温度进行调节，导致同一个航天器两侧表面温度之差达到300多度。这种情况也可以用热管技术进行调整，确保航天器两侧的温度达到一个合理的相差范围。将温度较低的一侧看做冷凝段，而将温度较高的一侧看做蒸发段，利用热管技术来平衡航天器的整体温度。
（3）在纺织业的应用。目前，纺织业可以利用热管技术对废气进行余热处理。它工作的流程主要是对纺织过程产生的废气热能进行回收，再把回收的热能送到其他需要的地方。这个工作的过程必须要用到废气，一旦废气排出就可以进行回收，从而避免不必要的热能损失，起到了节能减排的作用。此外，在回收的过程中，外部风的进入也可能影响回收的效果。在对外部风进行利用的时候，要结合内部的工作情况适当的进行使用，力求使纺织业的余热回收达到更好的效果。
（4）在炼焦炉余热回收工程的应用。炼焦炉烟囱排放出来的烟气一般都具有较高的温度，如果不能对其进行回收利用的话，就会造成很大的能量浪费。所以为了避免热能的大量浪费，可以采用将热管安装到炼焦炉烟囱的内部，利用热管来回收炼焦炉工作过程中产生的余热，保证了能源的有效使用。
6 结语
近几年来，随着社会的发展，人类对于资源的开发和利用不断地加快，导致了各种资源慢慢地走向衰竭。而将热管技术应用于热能工程等领域，就能够实现能源的有效利用，从而节省了大量的能源。随着热管应用的逐渐普及，我们仍需不断地探索研究，尽早地解决热管在应用当中出现的一些问题，使热管技术能够更加快速有效地推广开来，更好的作用于我们的生产与生活。
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作者简介：赵若焱（1988-），女，陕西西安人，硕士，助教，研究方向：电厂热能。