热管-科普123

热管

生物科学2023-02-03 04:10:31百科

[拼音]：reguan

[外文]：heat pipe

在航天器热控制中应用的一种有效的传热元件。它具有极高热导效果，一般由管壳、管芯和工质（工作介质）组成。1942年美国R.S.高勒提出了热管的概念。1963年美国G.M.格罗弗发明热管，此后热管的研究和应用得到迅速发展。1967年美国第一次把一根水-不锈钢热管装在卫星上，进行了空间飞行试验，次年首次应用于“测地卫星”(GEOS-B)。从此热管在航天器热控制中的应用日益广泛。中国在1976年12月发射的返回型人造卫星上首次应用了热管。

基本工作原理

热管沿纵向分成蒸发段和冷凝段，根据需要也可在中间加一绝热段。热管的横断面由管壳、管芯及蒸气腔组成。抽尽管内空气并注入一定量的工质，再将管壳密封。管芯为多孔毛细结构，孔道内充满液态工质。蒸气腔内容纳工质的饱和蒸气。工作时，外部热量自蒸发段传入，使蒸发段管芯内的工质吸热蒸发变成蒸气而流向冷凝段，并在冷凝段管芯表面凝结，释放出气化潜热，传出管外。在冷凝段凝结下来的液体工质，因管芯内的毛细压差重新流回蒸发段。如此继续循环，不断将热量自热管的一端传到另一端。热管利用蒸发-凝结过程传递热量，两端温差很小，所以热管具有非常高的有效热导，它的传热能力相当于同等截面铜棒的数百倍。热管的热阻很低，可获得极好的等温性。航天器热控制用的热管，多采用铝制管壳，以氨为工质，一般工作温度范围为-50～+50°C。除上述标准热管外，一种具有自动调节传热能力的可变热导热管在航天器上也得到较多的应用。

可变热导热管是一种充气热管，它比普通热管多一个贮存不凝惰性气体的贮气室。非工作状态时，惰性气体与工质蒸气相混合；热管工作时，工质蒸气与惰性气体一起流向冷凝段，蒸气凝结后回流到蒸发段，惰性气体则留在冷凝段形成一气塞。惰性气体与工质蒸气的分界面处于冷凝段某一位置。当热输入增加时，管内工质蒸汽的温度上升，工质的饱和蒸气压力迅速增大，压缩气塞，使有效冷凝段的面积增大，排散更多的热量。当热输入量减少时，情况相反。

热管应用

热管在航天器上用于两个方面：

（1）使航天器结构或内部设备等温化：利用热管使航天器外部结构各部分减少温差，实现部分等温化，借以改善太阳电池的工作温度条件，提高输出功率。实现仪器舱结构和内部仪器的温度均匀化，改善工作温度条件。

（2）解决航天器所载电子设备、元器件的散热问题：应用热管可以把热量分布到较大的散热面（辐射板）上，变成低热流密度的热量向外排散。这种把可变热导热管和辐射板组合在一起的装置称为可变热导热管辐射器。一些通信卫星使用可变热导热管辐射器解决了行波管的散热和温度控制问题。此外，这类热管在航天器空间致冷技术中也得到了应用。

参考书目