由于热管的用途、种类和型式较多,再加上热管在结构、材质和工作液体等方面各有不同之处,故而对热管的分类也很多。常用的分类方法有以下几种。
(1)按工作温度分类:
①极低温热管,工作温度低于-200℃;
②低温热管,工作温度在-200~50℃;
③常温热管,工作温度在50~250℃;
④中温热管,工作温度在250~600℃;
⑤高温热管,工作温度高于600℃。
应根据热管的工作温度范围选用工作液,保证工作液处在气液共存的范围内,否则热管不能运行。表6-1给出了热管常用的工作液与使用温度范围。
表6-1 热管常用的工作液与使用温度范围
续表
(2)按工作液回流的原理分类。
按工作液回流的原理,主要可以分为以下几类:
①内装有吸液芯的有芯热管。吸液芯是具有微孔的毛细材料,如丝网、纤维材料、金属烧结材料和槽道等。它既可以用于无重力场的空间,也可以用在地面上。在地面重力场中它既可以水平传热,也可以垂直传热,传热的距离取决于毛细抽吸力的大小。(www.daowen.com)
②两相闭式热虹吸管,又称重力热管。它是依靠液体自身的重力使工作液回流的。这种热管制作方便,结构简单,工作可靠,价格便宜。但它只能用于重力场中,且只能自下向上传热。
③重力辅助热管。它是有芯热管和重力热管的结合。它既依靠吸液芯的毛细抽吸力,又依靠重力来使工作液回流到加热段。它只限于在地面上应用,加热段必须放在下部,在倾角较小时用吸液芯来弥补重力的不足。
④旋转热管。热管绕自身轴线旋转,热管内腔呈锥形,加热段设在锥形腔的大头,冷却段设在锥形腔的小头。在冷却段凝结的液体依靠离心力的分力回流到加热段,其工作原理如图6-2所示。
图6-2 旋转热管工作原理
⑤其他热管:依靠静电体积力使液体回流的电流体动力热管;依靠磁体积力使液体回流的磁流体动力热管;依靠渗透膜两边工作液的浓度差进行渗透使液体回流的渗透热管等。
(3)按管壳与工作液体的组合方式分类:铜-水热管、碳钢-水热管、铜钢复合-水热管、铝-丙酮热管、碳钢-萘热管、不锈钢-钠热管等。
(4)按结构形式分类:普通热管、分离式热管、毛细泵回路热管、微型热管、平板热管、径向热管等。
(5)按热管的功用分类:传输热量的热管、热二极管、热开关、热控制用热管、仿真热管、制冷热管等。
(6)按形状分类:可以分为管形、板形、室形、L形、可弯曲形等,此外还有径向热管和分离式热管。径向热管的内外层分别为加热段和冷却段,热量既可沿径向导出,也可以由径向导入。
普通热管是将加热段和冷却段放在一根管子上,而分离式热管是将冷却段和加热段分开(见图6-3)。工作液在加热段蒸发后产生的蒸气汇集在上联箱中,经蒸气管道至冷却段,在冷却段放出热量凝结成液体,通过下降管回流到加热段。这种分离式热管为大型发电厂和冶金工业、化学工业的热能利用开辟了广阔的前景。
图6-3 分离式热管的原理
1—组合蒸发段;2—气导管;3—组合凝结段;4—气液管;—排气阀
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