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摘要:随着我国社会经济建设的进步与发展,进一步地推动科学技术的进步,尤其是在热能工程之中,热管技术得以广泛地应用与普及,人们越来越重视热管技术的应用。热管技术以其良好的导热性能广泛地应用于热能工程之中。本文主要对热管技术在热能工程中的应用加以分析与探讨。
关键词:热管技术;热能工程;应用
热管由于在媒介之中的热能传递速度较快,因此不仅具有良好的导热性能,而且不会造成热量的损耗,也可以将其称之为传热超导体,不但使用寿命长,而且具有良好的导热性能与安全性,被作为传热设备广泛地应用于各个领域,特别是在热能工程之中的运用,推动与促进热能工程的可持续发展。
一、热管技术的工作原理
在加热热管的过程中,其会释放出大量的热量,内部同时会出现大量的蒸汽,而且热管内部的热量会被蒸汽所带走。在经过一段时间之后,在遇冷之后蒸汽则会转变为液态,在液化中则会释放出大量的热量。在管芯的作用下,液态物质则会重新回流至蒸发段,整个过程则属于闭合的路线,在管内蒸汽进行无线的循环,确保热量可以由加热段传递至散热段。倘若竖直摆放热管,加热段则位于下层,而冷却段则位于上层,无需管芯提供作用力,液体能够在重力的作用之下进行回流,也可以将此种热管称之为热虹吸管,在热能工程之中热虹吸管得以广泛地应用与普及。如图1所示:
1-管壳2-管芯3、4-工作液体
图1热管工作原理图
二、热管技术的主要特征
(一)具有较强的适应性
一般来说,比较容易控制的位置在热管的冷凝结构以及加热段的位置,从而可以分离热源。与此同时,热管的换热设备的受热部分以及放热部具有灵活的结构设置,能够对热源的分离距离进行有效的控制,从而符合实际的需求。针对于热源的分离距离来说,相对比较宽泛,一般大的距离甚至可以达到100cm以上,而小的距离则仅仅有几十厘米,从而可以确保不会泄露冷热液体。就温差变化方面来说,热管具有良好的适应力,能够有效地控制好平衡温差。
(二)具有较高的传输热量效率
作为一种传热介质,较之其他的金属,热管具有较高的传输热量的效率。据有关的调查研究显示,热管的传热效率甚至可以达到87%之上,由此可以看出,热管不仅能够很好地回收余热,而且可以对其他的热源加以充分的利用。然而,传统的传热装置无法对空调系统间的温差进行有效地回收与利用,造成大量热量的损失。然而,通过热管技术的应用,则不仅可以有效地解决热量流失的问题,而且可以再次地利用余热。
三、热能工程中热管技术的实际应用
(一)应用于回收余热之中
现阶段,在余热回收过程中,热管技术得以广泛地应用,从而可以避免出现浪费能源的问题。比如,在纺织业之中,通过热管的应用,向固定装置之中输送回收的热量,实现对热量的循环利用。在余热回收的过程中,往往在废气的出口位置安装热管,同时可以回收利用废气,提高对资源的利用效率,节约大量的能源。不仅如此,在定型机的负压作用之下,可以向热管的蒸发段输送新风,在热量吸收之后,则会输送至热管的新风位置,而后进行最后阶段,也就是定型机烘箱的散热器。在上述阶段结束之后也就是完成余热回收的工作,该余热回收的过程,不仅操作简单易行,而且具有较高的余热回收效率,从而可以节省大量的余热,实现对能量的循环使用,在一定程度上是对成本支出的节约,避免出现资金浪费的问题。
(二)应用于火电厂的锅炉方面
通过换热器的应用,热管技术可以实现热量的传送,其中,换热器的工作原理主要是在蒸发冷凝热管内部的热量之后,而后则可以进行传热,大致有以下几个特点,分别是:首先,热管与热管间的工作相互对立,为更换热管提供更多的便利;其次,可以分离冷气与热气,而且不会存在泄漏的状况,即使热管的一端出现损坏,同样不会对整体造成负面的影响,在锅炉之中应用热管技术,将空气预热器替换为热管器,有效地防止出现腐蚀以及堵塞的状况。在热管之中,烟气的一侧具有较为均匀的管壁温度,而且通过控制冷热段,能够加强对管壁温度的控制。如果在传输热量的过程中,不能够加强对管壁温度的控制,则会使得热管表面干燥。通过对烟速的设定,热管换热器能够发挥出吹灰的作用,很大程度上可以有效地防止出现阻塞的状况,与此同时,热管换热器自身防漏风的功能强大,从而可以避免出现漏风的问题。如图2所示:
图2高温热管蒸汽发生器
(三)应用于冻土路基之中
我国的北方部分地区,土壤常年存在冻土的问题,而且每逢初夏的时节,冻土层则会由上至下的发生融化的问题,一旦形成翻涌现象,则会使得铁路的路基出现松懈的状况,严重者甚至会引起列车脱轨的问题。在低温热管的应用过程中,首要任务是在冻土层中埋入低温热管。对于在寒冷的季节,与空气温度相比,冻土的温度相对来说较高,这个时候热管内部液氨质由于将冻土之中的热量吸收,而后则出现蒸发的现象,在压力差的作用之下,氨蒸气则会不断地流入至管腔的上部,而且会找上部间汽化潜热散发出来,在冷凝固为液体之后将会流回至蒸发段,而后在蒸发段进行蒸发,形成气体之后进行再次的循环,由此在低温热管的应用下,可以向大气中传输冻土之中的热量。
对于在温暖的季节中,与冻土的温度相比,空气的温度相对来说比较高,这个时候液氨蒸汽在到达至冷凝段之后,受到外部温度的影响,氨蒸气则不会继续进行冷凝,从而达到汽相与液相两者之中的平衡,液氨也不会再次进行蒸发,热管也就停止工作,而且空气之中的热量也就不会传递至冻土之中,由此冻土的温度则可以长期保持上面温度较高,而下面温度则较低的状态,能够防止出现翻涌的现象。
结语:
综上所述,随着社会经济建设的进步与发展,各个领域对于能源的利用提出更高的要求,在能源日益紧张的局势下,在热能工程中应用热管技术,一方面能够循环利用热能,另一方面能够节约大量的能源,虽然现阶段热管技术还存在有待改善的地方,但是在经过一定的研究后,则可以促使存在的问题得以解决,为热管技术的发展提供重要保障。
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