詳細信息：超導熱管工作原理、重力熱管工作原理及應用。
相關專利：ZL2010202403574、ZL2011300574893
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一、熱管、熱管換熱器綜述
熱管技術首先于1944年由美國人高格勒（R·S·Gaugler）所發現，并以“熱傳遞裝置”（Heat Transter Device）為名取得專利，當時因未顯示出實用意義，而沒有受到應有的重視。直到上世紀六十年代初期，由于宇航事業的發展，要求為宇航飛行器提供高效傳熱元件，促使美國洛斯·阿拉莫斯科學實驗室的格羅弗（G·M·Grover）于1964年再次發現這種傳熱裝置的原理，并命名為熱管（Heat Pipe），熱管技術首先成功地應用于宇航領域，之后引起了各國學者的極大興趣和重視。熱管技術于上世紀七八十年代進入中國。
熱管是一種具有高導熱性能的傳熱元件，它通過在全封閉真空管殼內工質的蒸發與凝結來傳遞熱量，具有極高的導熱性、良好的等溫性、冷熱兩側的傳熱面積可任意改變、可遠距離傳熱、可控制溫度等一系列優點。由熱管組成的熱管換熱器具有傳熱效率高、結構緊湊、流體阻損小、有利于控制露點腐蝕等優點。目前已廣泛應用于冶金、化工、煉油、鍋爐、陶瓷、交通、輕紡、機械等行業中，作為廢熱回收和工藝過程中熱能利用的節能設備，取得了顯著的經濟效益。
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重力熱管如上圖所示，在熱管的下端加熱，工質吸收熱量汽化為蒸汽，在微小的壓差下,上升到熱管上端，并向外界釋放熱量，工質凝結為液體。液態工質在重力作用下，沿熱管內壁返回到受熱段，再次受熱汽化，如此循環往復，連續不斷的將熱量由一端傳向另一端。由于是相變傳熱，因此熱管內熱阻很小。熱管的高導熱能力與銀、銅、鋁等金屬相比，單位重量的熱管可多傳遞幾個數量級的熱量，所以能以較小的溫差獲得較大的傳熱效率，且結構簡單，具有單向導熱的特點，特別是由于熱管的特有機理，使冷熱流體間的熱交換均在管外進行，這就可以方便地進行強化傳熱。此外，由于熱管內處于真空狀態，工質極易沸騰與蒸發，熱管因此啟動非常迅速。
熱管作為傳熱元件，可以單根使用，也可以組合使用，根據用戶現場的條件，配以相應的流通結構組合成各種形式換熱器。熱管換熱器具有傳熱效率高、阻力損失小、結構緊湊、工作可靠和維護費用少等多種優點，在空間技術、電子、冶金、動力、石油、化工等各種行業都得到了廣泛的應用。
二、熱管的相容性及使用壽命
熱管的相容性是指熱管在預期的設計壽命內，管內工作液體同殼體不發生顯著的化學反應或物理變化，或有變化但不足以影響熱管的工作性能。相容性在熱管的應用中具有重要的意義。只有長期相容性良好的熱管，才能保證穩定的傳熱性能，長期的工作壽命及工業應用的可能性。影響熱管壽命的因素很多，歸結起來，造成熱管不相容的主要形式有以下三方面，即：產生不凝性氣體；工作液體熱物性惡化；管殼材料的腐蝕、溶解。
產生不凝性氣體 |
由于工作液與管殼材料發生化學反應或電化學反應，產生不凝性氣體。熱管工作時，不凝性氣體被蒸汽流吹掃到冷凝段末梢匯集形成氣塞，從而導致熱管有效冷凝面積減小，熱阻增大，傳熱能力降低甚至失效。 |
| 工作液熱物理性質惡化 | 熱管工作液為有機物，在一定溫度下會逐漸分解，或與管殼材料發生化學反應，導致工作液性能改變。如苯、烷、烴類有機物工作液容易發生此類不相容現象。 |
| 管殼材料腐蝕、溶解 | 工作液在管殼內連續流動，同時存在溫差、雜質等因素，使管殼材料發生溶解和腐蝕，工作液流動阻力增大，導致熱管傳熱性能降低。管殼被腐蝕后機械強度下降，甚至腐蝕穿孔工作液泄露導致熱管完全失效。 |
三、熱管制造
目前節能（余熱回收）領域的熱管換熱器，常用熱管多為重力熱管。熱管是將無縫管內充入適量工質并在真空狀態下封裝而成，重力熱管主要由管殼、端蓋、工質三部分組成，其通常制作工序如下：
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四、熱管換熱器簡介
熱管換熱器屬于熱流體與冷流體互不接觸的表面式換熱器。熱管換熱器顯著的特點是：結構簡單，換熱效率高，在傳遞相同熱量的條件下，熱管換熱器的金屬耗量少于其他類型的換熱器。換熱流體通過換熱器時的壓力損失比其他換熱器小，因而動力消耗也小。
由于冷、熱流體是通過熱管換熱器不同部位換熱的，而熱管元件相互又是獨立的，因此即使有某根熱管失效、穿孔也不會對冷、熱流體間的隔離與換熱有多少影響。此外，熱管換熱器可以方便地調整冷熱側換熱面積比，從而可有效地避免腐蝕性氣體的露點腐蝕。熱管換熱器的這些特點正越來越受到人們的重視，其用途亦日趨廣泛。
按照熱流體和冷流體的狀態，熱管換熱器可分為：氣-氣式、氣-汽式、氣-液式、液-液式、液-氣式。
按照熱管換熱器的結構形式可分為：整體式、分離式和組合式。
1、整體式熱管換熱器
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| ↑ 氣-氣換熱器（可定制） | ↑ 氣-氣換熱器（可定制） | ↑ 氣-氣換熱器（不接受定制） |
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| ↑ 氣-氣換熱器（可定制） | ↑ 氣-氣換熱器（僅供特定客戶） | ↑ 氣-氣換熱器（可定制） |
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| ↑ 氣-氣換熱器（可定制） | ↑ 氣-氣換熱器（不接受定制） | ↑ 氣-氣換熱器（不接受定制） |
五、熱管換熱器的應用特點
1、整體式換熱器特點：
（1）、傳熱效率高，熱管的冷、熱側均可根據需要采用高頻焊翅片強化傳熱，彌補一般氣-氣換熱器換熱系數低的弱點。
（2）、有效地避免冷、熱流體的串流，每根熱管都是相對獨立的密閉單元，冷、熱流體都在管外流動，并由中間密封板嚴密的將冷、熱流體隔開。
（3）、有效的防止露點腐蝕，通過調整熱管根數或調整熱管冷熱側的傳熱面積比，使熱管壁溫提高到露點溫度以上。
（4）、有效的防止積灰，換熱器設計可采用變截面結構，保證流體進出口等流速流動，達到自清灰的目的。
（5）、無任何轉動部件，沒有附加動力消耗，不需要經常更換元件，即使有部分元件損壞，也不影響正常生產。
（6）、單根熱管的損壞不影響其它的熱管，同時對整體換熱效果的影響也可忽略不計。
