热管原理最早是由 于1944年在美国俄亥俄州的通用发动机公司提出并一次取得专利[4]。该公司最初提出一种设想也即最早期的热管装置,这种装置只是由封闭的管子组成,当管内充装某种液体时,管子的一侧吸热蒸发后,另一侧的某一装置可以达到冷凝放热的效果,不附加任何外加动力的基础上,仅依靠管子内部的吸液芯所产生的毛细吸力,使得冷凝后的液体可以流回至原来那侧,从而继续蒸发吸热,像这样循环往复,就可以实现使热量从端传动到另一端的目的。但的很可惜的是,他的想法在当时并未得到广泛的认同。30604
1963年,美国新墨西哥州的科学家 在 国家实验室再次研制出了类似于 最初设想的传热装置,并赋予这种传热装置一个学术的内涵,正式将这一传热元件命名为热管一一 ,当时实验中采用钠作为工质,壳体采用不锈钢材料,内部装有丝网吸液芯[5]。论文网
随着时间不断推移,关于热管的研究并没有停下脚步。1965年, 首次给出了较为完整的热管理论,也正是他建立了热管中各个过程的基本方程,并建立了如何计算热管毛细极限的较为标准规范的数学模型,由此,为以后的热管理论研究工作奠定了基础[6]。
1966年, 发明了一种拥有独特通道设计的热管[7]。他所完成的设计是为工作液体从放热段回流至吸热段过程中,提供了一个压力降比较小的通道,这样就可以较大幅度的提高热管的传热能力。
1967年,美国宇航局将一根不锈钢一水热管送入地球卫星轨道并且运行成功[8]。这一壮举之后,更是几近引发了科学界的沸腾,吸引了更多的科学家和科研人员投身于热管的研究中来,不论是荷兰、日本、英国、法国、意大利、前西德、前苏联等国家和地区均展开了相关的大量研究工作,至此热管技术以空前的速度得到发展。
1969年,前苏联和日本的有关书籍和杂志几乎同时发表了有关热管研究方面的文章。这篇文章中对于带有翅片的热管式空气加热器加以详细的描述。在全球能源日趋紧张的现况中,这种空气加热器可以应用于回收工业废气中潜热;同时, 和 提出了利用可变导热热管来实现恒温控制[9];另外,科学家 也发明出了一种新的旋转式热管,它是依靠转动从而产生离心力,使得工作液体能够从冷凝段流回蒸发段。以上这些发明都使得热管技术在应用中获得重大的进步[10]。
1974年以后,热管技术在新能源开发及节约能源等方面的研究应用也越来越受到人们的关注。其中,日本和美国在这方面所取得的成果则最为明显。由热管组成的热管换热器,也被广泛的应用于工业生产中以节约能源。1980年,美国 公司制造出了热管废热锅炉[11],同时,日本帝人工程公司也成为了应用热管技术解决余热回收问题的先驱,因其成功的利用了热管技术研制出一种名为锅炉给水预热器的换热器,并轻松地解决了排烟中较为棘手的的露点腐蚀等问题。至此之后,各国在热管换热器研究领域和生产制造方面工作也以迅猛的速度展开,新的结构形式相继出现,如分离式热管换热器、回转式热管换热器等,而且热管换热器也发展得日趋工业化与大型化。 于1984年再次提出了较为完整系统的微型热管理论与展望[12],使得日后人们对于微型热管领域的研究拥有了扎实的理论基础。
上世纪70年代末开始,我国对于热管技术的开发研究和应用研制也紧跟国际潮流进入了实质性的阶段,一直以来我们都是以为工业化服务作为目标,因此我们的重点放在了开发碳钢一水热管换热器这一方面。经过二十多年的不懈努力和孜孜以求,我国的热管技术在工业化程度上也逐渐向国际先进热管技术不断靠拢,并且已发展至国际先进水平。目前,气一气热管换热器、气-液热换换热器以及热管蒸汽发生器等热管节能产品也已广泛投入冶金、化工、动力、陶瓷以及石油等工业领域中使用。为了使热管技术在更多的在工业领域发挥其独特的优势,南京化工大学一直致力于以下三方面的应用研究:研究如何提高高温热管的安全性;研究低合金钢一碱金属的相容性;研究如何强化碳钢一水热管的内部传热性能。并且结合实际的化工生产工艺,研制了一系列新型的热管设备[13]。目前,南京化工大学成立了一个国家级热管技术研究推广中心,在不久的将来,这一举措无疑会对我国热管技术的研究与开发起到极大的促进作用。
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