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文献综述
前言
随着能源问题的日益严重,节能已得到越来越多的重视,工业余热的利用已提到重要议事日程上来[11]。热管作为一种新型高效传热元件,已广泛应用于冶金、建材、石油化工等行业中的低温余热回收装置上。热管传热技术于六十年代初期由美国的科学家发明，最初被用于航天技术，70年代初我国开始热管性能研究，80年代初我国研发重点转向了节能及能源的合理利用，开发了热管换热器。它是一种新型的换热器，作为节能设备应用于现代工业中。虽然热管换热器在工业中应用时间不长，但发展速度很快[2]。
一、热管式换热器的简介以及应用
热管是一种高效传热元件，其导热能力比金属高几百倍至数千倍。热管通过管壳内工质的蒸发与凝结来传递热量，因为利用了工质的相变换热，使热管具有极高的导热性，良好的等温性，冷热两侧的传热面积可任意改变，可远距离传热，可控制温度等一系列优点[1]。热管换热器则是由若干独立传热的热管按一定的排列方式所组成的[17]。
热管换热器适用于温度150~450℃的烟气和废气，可回收余热30%~50%，节约燃料5%~10%[2]，热管的超导热性以及等温性使它成为航空航天技术中控制温度的理想工具，而热管换热器由于具有传热效率高、结构紧凑、压力损失小、有利于控制露点腐蚀等优点，在航空系统、空调系统、增压柴油机、个人电脑、铁路、工业锅炉、内燃机尾气余热回收以及化工等9个领域的应用非常广泛[1]。
二、热管式换热器的结构、原理以及特点
由于单根热管传热量有限，于是把单根热管集中起来，形成一束置于冷、热源之间，使热源中的热量通过热管束源源不断地传至冷源，这就是热管式换热器。热管式换热器中的热管元件可以呈错列三角形排列，也可以呈顺列矩形排列，其安装位置有水平倾斜和垂直三种。热管式换热器由热管、箱体和中间隔板组成，隔板将箱体分为两部分，形成冷、热介质的流道，隔板保证两侧流体互不混淆，热管横穿隔板，一端与热流体接触，一端与冷流体接触，冷热两端可按需加装翅片以增大传热面积[5]。
热管是依靠自身内部工作液体相变来实现传热的元件，一般由管壳、吸液芯、工质组成。热管可为蒸发段、绝热段和冷凝段三个部分，当热源在蒸发段对其供热时，工质自热源吸热汽化变为蒸汽，蒸汽在压差的作用下沿中间通道高速流向另一端，蒸汽在冷凝段向冷源放出潜热后冷凝成液体；工质在蒸发段蒸发时，其气液交界面下凹，形成许多弯月形液面，产生毛细压力，液态工质在管芯毛细压力和重力等的回流动力作用下又返回蒸发段，继续吸热蒸发，如此循环往复，工质的蒸发和冷凝便把热量不断地从热端传递到冷端[5]。
热管换热器与其他形式的换热器比较起来有许多的优点，但最本质的和最独特的有以下几点：（1）传热性能好；（2）冷、热流体两侧的传热面可以自由布置；（3）传热面局部破坏时，能确保两流体彼此不掺混，热管换热器杜绝流体间掺混现象；（4）热管换热器有较高的防积灰堵灰能力；（5）热管换热器有较高的抗低温腐蚀的能力[6]。
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