關于低溫熱管的特性分析

    目前低溫熱管主要分為4類：低溫熱虹吸管（thermosyphon）、帶網芯的低溫熱管（wick-basedheat pipe）、低溫柔性熱管（cryogenic flexible heatpipe）、低溫環形熱管（cryogenic loop heat pipe）。由于低溫下工質的熱物性和常溫時有很大不同，如接觸角小、粘度小、導熱系數小等，使得低溫熱管的工作性能和中高溫熱管有一定差異。

 

 

    影響低溫熱管的工作極限主要有：毛細力限、聲速限、攜帶限、沸騰限和干涸限等。事實上，并不是每一種工作極限都會在熱管工作中出現，對于特定型式的低溫熱管通常只有其中某一種傳熱極限占主導地位。帶有毛細芯的無重力輔助低溫熱管利用液體低溫工質對毛細芯浸潤產生的毛細力作為熱管的驅動力，使液態低溫工質從熱管的冷凝段回到蒸發段。

 

    當整個氣體液體循環壓力降與最大毛細壓頭達到平衡即為毛細力傳熱極限。達到這個狀態后，只要稍許加大蒸發量或減少冷凝量，蒸發段即發生干涸和過熱。毛細極限往往在工作溫度區域出現，因此需要特別注意。對于沒有毛細芯的重力輔助熱管（即熱虹吸管）。

 

    因此一般情況下不會出現毛細極限。如果降低冷凝段溫度，使蒸發段出口達到聲速，進而達到壅塞流的條件，繼續降低冷凝段溫度傳熱量不會增加，蒸發段內溫度也不變，在此條件下熱管溫度沿軸向的變化很大，這就是所謂的聲速傳熱極限。由于在熱管中蒸汽和液體流動方向相反，因此在液-汽分界面上存在剪切力。如果蒸汽的速度足夠高，液體就會被蒸汽扯下并帶走。發生攜帶現象后，一旦液體回輸系統無法補償工質循環流量的增加就會使蒸發段突然燒干。