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1.绪论1

1.1 热管的发展及现状1

1.2 热管工作原理4

1.3 热管的基本特性5

1.4 热管的分类6

1.5 热管的相容性及寿命7

1.6 热管技术及特点9

1.6.1 热管技术9

1.6.2 热管技术的重要特点13

参考文献13

2. 热管及热管理论15

2.1 热管理论15

2.1.1 Cotter理论的基本内容15

2.1.2 毛细压力与热管最大长度15

2.1.3 热管内液体的流动压降21

2.1.4 热管内蒸汽的流动压降23

2.1.5 热管内汽-液交界面压差与质量流之间的关系式25

2.1.6 热流量和质量流量之间的关系27

2.1.7 Cotter理论小结30

2.2 热管的传热极限31

2.2.1 黏性极限34

2.2.2 声速极限36

2.2.3 携带极限42

2.2.4 毛细极限45

2.2.5 冷凝极限58

2.2.6 沸腾极限59

2.2.7 连续流动极限64

2.2.8 冷冻启动极限66

2.3 两相闭式热虹吸管67

2.3.1 两相闭式热虹吸管内部的传热分析67

2.3.2 两相闭式热虹吸管的传热极限73

2.3.3 两相闭式热虹吸管的不稳定振荡现象76

2.2.4 充液量与倾角对两相闭式热虹吸管传热的影响80

2.3.5 具有内插件的热虹吸管82

2.4 旋转(回转)热管86

2.4.1 旋转热管概述86

2.4.2 旋转热管的传热分析89

2.4.3 旋转热管的传热极限93

2.4.4 旋转(回转)热管的强化传热95

2.5 分离式热管99

2.5.1 分离式热管概述99

2.5.2 分离式热管传热分析100

2.5.3 分离式热管传热极限104

2.5.4 分离式热管换热器最佳工作状态105

2.6 可变导热管106

2.6.1 可变导热管的基本原理和类型106

2.6.2 无反馈控制的可变导热管107

2.6.3 有反馈控制的可变导热管112

2.6.4 可变导热管的计算及其比较115

2.7 微型热管及小型热管(MHP)116

2.7.1 微型热管的结构特征116

2.7.2 微型热管的流动传热特征117

2.7.3 微型热管的传热极限118

2.8 毛细泵回路(CPL)123

2.8.1 毛细泵回路的工作原理及特点123

2.8.2 毛细泵回路的流动传热特性125

参考文献127

3.热管试验研究及热管换热器设计132

3.1 热管试验研究132

3.1.1 碳钢-水热管的相容性研究132

3.1.2 不锈钢、低合金钢-碱金属热管寿命试验136

3.1.3 热虹吸管的强化传热试验研究139

3.1.4 碳钢-水热管换热器传热性能试验研究141

3.1.5 旋转热管研究143

3.1.6 萘热管试验147

3.1.7 液态金属热管试验研究155

3.1.8 汞热管的试验研究155

3.1.9 钠热管的传热极限研究159

3.1.10 液态金属热管大功率传热试验163

3.1.11 钢热管内的钢水反应169

3.2 热管设计173

3.2.1 工作液体的选择173

3.2.2 吸液芯的选择176

3.2.3 管壳材料的选择177

3.2.4 设计计算178

3.2.5 设计举例182

3.3 热管换热器的类型与结构187

3.3.1 整体式热管换热器188

3.3.2 分离式热管换热器189

3.3.3 回转式热管换热器190

3.3.4 组合式热管换热器190

3.4 热管换热器设计计算191

3.4.1 常规设计计算法193

3.4.2 离散型计算法213

3.4.3 定壁温计算法217

参考文献219

4.热管制造222

4.1 热管零部件及其加工222

4.1.1 管壳222

4.1.2 端盖223

4.1.3 密封隔板224

4.1.4 吸液芯结构226

4.1.5 吸液芯的支撑结构231

4.2 热管制造工艺232

4.2.1 管子清洗232

4.2.2 吸液芯的制造234

4.2.3 充液237

4.2.4 封焊技术239

4.3 液态金属热管制造工艺241

4.4 热管标准及其检验243

4.4.1 热管标准243

4.4.2 热管的检验244

参考文献245

5.热管技术在化工及石油化工中的应用246

5.1 热管技术在合成氨工业中的应用246

5.1.1 上、下行煤气余热回收246

5.1.2 吹风气燃烧气余热回收251

5.1.3 一段转化炉空气预热器255

5.1.4 变换工段气-气换热器257

5.1.5 二段转化炉高温高压蒸汽发生器259

5.1.6 绝热化学反应器级间热管换热器261

5.2 热管技术在硫酸工业中的应用262

5.2.1 沸腾焙烧炉沸腾层内的余热回收263

5.2.2 沸腾焙烧炉矿渣余热回收265

5.2.3 SO2炉气余热回收265

5.2.4 SO4气体冷却器271

5.2.5 热管SO2转化器273

5.2.6 热管开工预热器276

5.3 热管技术在盐酸、硝酸生产中余热回收的应用277

5.3.1 盐酸炉余热回收277

5.3.2 氨氧化炉热管蒸汽发生器279

5.4 热管技术在石油化工中的应用281

5.4.1 热管裂解炉281

5.4.2 热管乙苯脱氢反应器284

5.4.3 环已醇脱氢化学反应器287

5.4.4 热管氧化反应器296

5.4.5 催化裂化再生取热器299

5.4.6 热管化学反应釜300

5.4.7 苯酐热熔冷凝箱301

5.4.8 加热炉余热回收302

参考文献308

6.热管技术在建材及轻纺工业中的应用310

6.1 高岭土喷雾干燥热风炉310

6.2 十二醇硫酸钠喷雾干燥312

6.3 玻璃窑炉的余热回收313

6.4 热管技术在水泥工业中的应用315

6.4.1 窑尾冷却机的余热利用315

6.4.2 小水泥窑尾废气余热利用316

6.4.3 大型窑尾废气的余热利用317

6.5 陶瓷窑炉的余热利用319

6.5.1 隧道窑烟道气余热利用319

6.5.2 电瓷厂隧道窑冷却带余热利用320

6.5.3 倒焰窑烟道气余热利用321

6.6 纺织工业的余热利用322

6.6.1 热定型机余热的回收利用323

6.6.2 浆纱机的余热回收324

参考文献325

7.热管技术在冶金工业中的应用326

7.1 加热炉和均热炉的余热利用326

7.1.1 坯件加热炉热管空气预热器326

7.1.2 线材退火炉327

7.1.3 轧钢连续加热炉328

7.2 烧结工序的余热利用333

7.3 高炉热风炉余热回收335

参考文献337

8.热管技术在动力工程中的应用338

8.1 油、气混烧电站锅炉空气预热器342

8.2 劣质煤料锅炉空气预热器343

8.3 热管技术在工业锅炉中的应用345

8.4 柴油机排气余热回收利用350

8.4.1 船用柴油机排气的余热回收351

8.4.2 柴油发电机组余热回收352

参考文献353

9.热管技术有电子电器工程中的应用355

9.1 密闭壳体中电子器件的散热355

9.1.1 利用密封壳体的自然对流散热356

9.1.2 密闭壳体的强制对流散热357

9.2 计算机CPU(中央处理器)的散热359

9.2.1 笔记本电脑的散热359

9.2.2 台式电脑、服务器以及工作站CPU的散热361

9.3 大功率电子元件的冷却362

9.4 热管电机363

参考文献365

10.热管技术在其他领域中的应用366

10.1 热管在太阳能中的应用366

10.1.1 热管太阳能热水器366

10.1.2 热管太阳灶368

10.1.3 热管太阳能电站370

10.2 热管技术在核电工程中的应用371

10.2.1 热管技术在空间核电源中的应用371

10.2.2 热管用于核废料的冷却374

10.2.3 事故情况下的安全壳体保护375

10.2.4 热管蒸汽发生器378

10.3 热管技术在航天飞行技术上的应用379

10.3.1 等温蜂窝板380

10.3.2 超音速热管机翼380

10.3.3 热管蜂窝板382

参考文献383

附录384

附录1 法定计量单位384

附录2 常用物理量的单位制及其换算386

附录3 工质物理性质数据表390

附录4 干空气的物理性质410

附录5 在1大气压(1p=1.01×105pa)下烟气的热物理性质411

附录6 饱和水的物理性质411

附录7 干饱和水蒸气的热物理性质413

附录8 钢管许用应力415

附录9 免作冲击试验的钢管最低设计温度418