热管是一种高效相变传热元件,从上世纪70年代末以来,作为一项卓有成效的节能新技术而在国内外被许多工业部门相继推广应用。特别是工艺简单、成本低廉的碳钢一水热虹吸管的问世,更为热管换热器在烟气温度低于350℃的低位余热回收方面的应用带来了突破性进展。两相闭式热虹吸管热阻小,热响应快,结构简单、制造方便、成本低廉,而且传热性能优良、没有毛细极限的传热限制、工作可靠,因此在地面上的各类传热设备中都可作为高效传热元件,其应用领域与日惧增,已在各行各业的热能综合利用和余热回收技术中,发挥了巨大的优越性。 众所周知,影响热虹吸管传热的因素有很多,如几何尺寸、倾角、充液量、工质的物理性质、管内工作温度等等。本文通过分析热虹吸管的传热机理,运用集总参数法和热阻网络分析,并结合计算机语言编程的形式通过电脑的准确计算对热管换热器中的热虹吸管进行设计计算,优化和改进了热虹吸管的结构参数,尤其通过此计算方法在热管的一些基本结构参数都确定的情况下计算热管换热器中热管蒸发段和冷凝段合理的长度分配,可以增强热管的传热能力,使得热管在热管换热器中最大限度的发挥其传热效能。 针对碳钢-水热虹吸管的传热性能设计并制造了一套热管性能试验装置,对其启动性能、等温性能、热管表面温度波动性能及工作温度和倾斜角度对传热性能的影响等进行了试验研究和初步的理论分析。总体试验分三部分,分别为普通热虹吸管传热性能的试验研究,热虹吸管内部强化沸腾传热试验研究以及弯曲热虹吸管传热性能的试验研究。通过试验了解热虹吸管的传热特性,并通过试验总结出热虹吸管传热功率和工作温度及倾斜角度的之间的关系,找到其合适的工况范围。 通过热虹吸管的计算和试验,完善和丰富了热管理论和实验研究,为热管及热管换热器加工应用单位提供了理论上和技术上的支持。