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國內熱管的應用及處理 |
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利用太陽能作為能源的空調系統，它的誘人之處在于越是太陽能輻射強烈的時候，環境氣溫越高，人們的生活越需要空調，此時太陽能空調的制冷能力就越強。這是人和自然和諧的理想境界。
從理論上講，太陽能空調的實現有兩種方式：一是先實現光-電轉換，再用電力驅動常規壓縮式制冷機進行制冷；二是利用太陽能的熱能驅動進行制冷。對于前者，由于大功率太陽能發電技術的昂貴價格，實用性較差，因此，太陽能空調技術一般指熱能驅動的空調技術。在我國，以熱管技術為主要技術基礎之一的太陽能熱水器產業的迅速發展，使得我國成為世界上最大的太陽能產銷國。由于規模效應，不僅我國太陽能集熱技術居于世界前列，生產成本也有了大幅度的下跌，這就為太陽能空調邁入實用化和推廣普及奠定了現實基礎。在國內，有許多科技工作者在這一領域進行了大量的研究，并取得了成果。
熱管技術在地熱資源開發中的應用
我國地熱資源極為豐富，全國已發現地熱點3200多處，打成的地熱井2000多眼，高溫地熱主要分布在西藏南部和云南西部，地熱發電主要在西藏，已裝機25MW，已運行20年，可滿足拉薩地區45%~50%的電力需求。近幾年發展最快的是中、低溫地熱利用如采暖、洗浴、醫療、旅游、種養業等。地熱采暖已發展到800萬m2，天津市已達到500萬m2，隨著對環境的重視，北京地區也在加強規劃。在地熱資源的開發中，熱管技術大有作為。
日本專家對利用長熱虹吸管提取地熱能進行了研究，對熱虹吸管中流體流動和傳熱特性的理論研究預測結果是：當熱虹吸管全長為1500m，受熱段長度100m，外管內徑為10cm時，其臨界地熱能提取率估計為：提取的蒸汽溫度100~200℃，總傳熱系數0~2000W/m2.K。
美國西弗吉尼亞，日本長野等地通過熱管技術利用地下5~20m深處的地熱融化停車場、高速公路收費處、加油站等地面積雪，效果良好。而過去常采用在道路下面埋設管子，用循環熱水融雪，因而能耗大，運行費用高。
日本專家還進行了熱虹吸管提取的地熱能為冬季溫室加熱的實驗研究，并進行了西紅柿種植試驗。結果表明：使用熱管與不使用熱管相比較，室溫提高2~9℃，而且，室外溫度越低，溫差越大；西紅柿的生長速度也可快一倍。在供熱性能方面，使用熱管的溫室可以和燒油的溫室媲美。
發展高科技農業，實施立體化種植、工廠化生產是未來農業可持續發展的戰略目標。我國是一個人均耕地較少的國家，人均可耕地不及印度，居世界后列；我國各地氣候差異很大，因此發展立體種植并強化反季節蔬菜等的生產就成為必然的選擇。資料統計表明：溫室化生產中，燃料的成本占總成本的比例達32.2%。如果減少這部分費用，則利潤率將有一個飛躍，因此尋求投資少的熱源就顯得非常重要。經過30多年的發展，大規模應用熱管的技術已經成熟，從目前熱管的傳輸功率來看，利用熱管將地熱資源傳送至溫室是完全能夠實現的。而且，這種傳熱本身就可省掉用于產生熱源的鍋爐及配套的熱水系統的投資
由傳熱學知識可知，增加散熱面積意味著在寬度變化不大的情況下要增加翅片的長度，然而過度增長翅片長度不但會增大散熱空間還會造成翅片肋效率降低。
如果一味的增加翅片的長度或者減小翅片的厚度，雖然增大了實際翅片面積A，但是由于肋效率減小，有效傳熱面積有可能減小。所以傳統的散熱器存在著散熱極限，在電子元件散熱量飛速增長下已不能滿足要求。然而，對于熱管散熱器就不存在這樣的問題，使用熱管散熱器的電器器件的絕大部分熱量通過基板傳遞到熱管，由熱管將熱量帶到散熱翅片，使得分配到各翅片的熱流密度比較平均，這樣肋長短，肋效率高，有效散熱面積大，而且布置更加靈活，可以將熱量通過熱管帶到更加合適的地方散熱，使得熱管散熱器不但能夠勝任高熱流密度電子元器件，更重要的是可以適應復雜惡劣的運行環境。
電子器件產生的熱量通過熱管散熱器基板以熱傳導的方式將熱量傳遞到熱管的蒸發端，熱管內工質吸收熱量汽化，等溫飽和蒸汽通過絕熱段到達冷凝段，以導熱的方式將熱量傳遞到熱管外壁和外壁上的金屬翅片，然后以自然對流或者強迫對流的方式將熱量散發到空氣中。熱管散熱器簡化模型下面我們從基板的導熱、由基板向熱管冷端的傳熱以及熱管的熱端散熱三方面進行討論研究。
基板的導熱由電子器件傳到基板上的熱量Q一部分傳導到散熱翅片散到空氣中Q1，一部分由熱管帶走Q2，基板本身的對流散熱忽略。由基板傳到翅片的散熱過程為一維穩態常物性的導熱過程，將由熱管帶走的熱量做內熱源處理。 | |
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