主（zhǔ）頁 > 技（jì）術文章 > 可視性（xìng）熱管教具說明書 2025-07-22

可視（shì）性熱管教具說明書

一、可視性熱管教具實驗設備-實驗（yàn）目的
1.了（le）解換熱器中熱管的結構及工作原理；
2.學習玻璃熱（rè）管換熱器實驗台的使用（yòng）方法；
二、工作（zuò）原理
熱管是一種新型、高效的傳熱元件。在管殼內壁不放置毛細吸液芯，依靠重力回（huí）流凝結液的熱管稱為重力熱管（或兩相（xiàng）熱虹吸管）。重力熱管的工作介質積蓄在熱管的底部，蒸（zhēng）發段處於熱（rè）管下半部，凝結段在熱管的上（shàng）半部，絕熱段在中間，當熱源向蒸發段（duàn）（又稱吸熱段）供熱時，工質液體自熱源吸熱汽化，蒸汽在壓差的作用下高速流向凝結段（又稱放熱段），在凝結段向冷源（yuán）放出汽化潛（qián）熱而凝結成液體，凝結液體從凝結（jié）段返回蒸發段，完成一個循環。如此循環不（bú）停，熱源的熱量Q就不斷地由熱管的一端傳至另一端，放給冷源。當熱管正常工作時，其內部進（jìn）行著工質液體的蒸發、蒸（zhēng）汽的流動（dòng）、蒸汽的凝結和凝結液的回流等四個工作過程，這四個過程構成了熱管工作的閉合循環（huán）。
在熱（rè）管的工作（zuò）循環中，包含了兩個相變過程：工作液體的蒸發和蒸汽的凝結。這兩個過程分別在蒸發段與凝結段進行，如忽略蒸汽流動所需的（de）微小壓差，則熱管內部應處於一個相平衡狀態，而工質的相變過程具有極嚴格的飽和壓力與飽和溫度間的依變關係，所以理論（lùn）上熱管兩（liǎng）端的溫度是相等的（de）。但由於蒸汽的流動必須有壓力差的推動，盡管（guǎn）微小的壓差也將（jiāng）推動蒸汽（qì）由蒸發（fā）段向凝（níng）結段流動，也不可（kě）避免的使蒸發段與凝結段間存在一定溫差。在大（dà）多數熱管中，這個與工作介質循環有關的溫差（chà）和其他傳熱方式相應（yīng）的溫差相比是很小的，即它能在低溫差下傳遞熱量。
由上述可知，熱管是借助於（yú）工質的相變過程（chéng），通過工（gōng）質攜帶相變潛熱來傳遞熱量的。與通過物質顯熱（rè）的增減來傳熱相比，熱管傳熱能力就非常大，如1kg水在常壓下的汽化潛熱量2257.1kJ/kg，幾乎相當（dāng）於5.4kg水從0℃加（jiā）熱到100℃水所需的總熱量。所以說，熱管（guǎn）能在小（xiǎo）溫差下具有很大的傳熱能力。
在（zài）蒸發段熱管從熱源吸取熱量，在這一區段中工質由於（yú）吸熱而蒸發，所以從熱（rè）管內部工作過程來分析為蒸發段；從與外界熱交換情（qíng）況來（lái）分（fèn）析為加熱段；在絕熱段（duàn）工質蒸汽攜（xié）帶汽（qì）化潛熱流過這一段，從內（nèi）部工作過程來分析（xī）也叫做傳輸段（duàn）；在（zài）凝結段（duàn）熱管向冷（lěng）源放出熱量，在這（zhè）一區段中工質蒸汽（qì）向冷源放出相（xiàng）變（biàn）潛熱而凝結成為液體，所（suǒ）以從（cóng）熱管內部工作過程來分析為凝結段，也稱（chēng）冷凝段；從與外界熱交換（huàn）情況來分析又稱為放（fàng）熱段。在三個工作段中，蒸發段與凝結段（duàn）是必不（bú）可少的，而絕熱段視設計需要可有可無，在實際應用的熱管結構中，沒有絕熱段的情況是常常會遇到的。
與具有毛（máo）細（xì）吸液芯的（de）標準熱管相比較，重力熱管（guǎn）不是靠毛細吸液芯而（ér）是靠（kào）重力回（huí）流凝結液，這就決定了重（chóng）力熱管的工作條件必須使凝結段高於蒸發段，可以垂（chuí）直放置，也可與水平成一傾角放置，與多孔物質的毛細抽吸力相比，用（yòng）重力（lì）回流凝結液工（gōng）作更加可靠。
常見的重力（lì）熱管有開式重力熱管的型式，這種熱管外殼不封閉，與外界（jiè）相通。這種熱管由於工質蒸發後向上流動可（kě）以把管內的（de）不凝性氣體排出熱（rè）管（guǎn），其凝結過程不受不凝性氣體的影響，所以製造中管殼不需要特殊處理，從而降低了熱管的製造成本。但是由於部分蒸汽從開口處外（wài）逸出（chū），改變了換熱方式，所以其換熱能力會略小於同樣的條件下的閉式重力熱（rè）管。本實驗裝置就是模擬溫度在100℃、工質為水的開（kāi）式重力式中溫熱管。由於水（shuǐ）是最（zuì）理想的工質，它性能優良，價格便宜，易（yì）於得到，所以這種熱管大部分用於（yú）工業餘熱的回（huí）收（shōu）。
三、實驗台結構
玻璃熱管換熱器實驗台由玻璃熱管換熱器、電加熱（rè）器、電控箱、流動的冷水換熱外（wài）套、循環（huán）水泵、水箱、加（jiā）熱段、冷（lěng）凝段、冷（lěng）凝進出（chū）口（kǒu）溫度測溫熱（rè）電（diàn）偶及調溫裝置（zhì）等組成；由於玻璃容器所具有的透明性，能觀察到熱水（shuǐ）沸騰（téng）和冷水的流動，可使（shǐ）學生充分（fèn）了解熱管換熱的原理。
工作時由電加熱器加熱蒸發段中的工質使之沸騰，產生（shēng）的蒸汽上（shàng）升至冷凝段由流動的冷（lěng）水吸熱後冷凝，成為液體工質返回到蒸發段。通過對冷水進出口溫度的及蒸發段（duàn）蒸汽（qì）溫度（dù）值的測（cè）讀，可（kě）以觀（guān）察熱管換熱器的（de）換熱量。
四、實驗步驟
1.將（jiāng）熱偶、電加熱器、水泵與（yǔ）電控箱聯接。
2.啟動（dòng）水泵，使循環（huán）水通過流量計(流量控（kòng）製在6L/h左右)進入熱管冷凝（níng）段水套。
3.接通電熱開關，並將調溫旋鈕調整加熱電壓（yā）在（zài）75V，加熱電（diàn）流0.98A左右。
4.加（jiā）熱至蒸發段沸騰，待工（gōng）況基本穩定後，切換測溫點，測讀冷（lěng）凝段（duàn）冷（lěng）凝（níng）介質進出溫度、加（jiā）熱電壓和（hé）加熱電流,將（jiāng）數據填入下表中。
5.實驗中可改變冷卻水進出口流量與加熱電壓，以改變工況進行測試。
6.實驗結束後，旋調溫旋鈕至電壓為零，使水（shuǐ）泵繼續運轉5分鍾，再切斷電（diàn）源。
五、操作注意事項
1.不可在蒸發段缺水的情況下加熱（rè）。
2.加熱前應先啟（qǐ）動水泵使冷水循環。
3.加熱時應逐步（bù）緩慢加熱，使加熱量與（yǔ）冷凝水的所吸收的熱量基本平衡，這樣在（zài）蒸發段（duàn）不（bú）會產生過（guò）多的蒸汽（qì），因此蒸發段上部的膠塞不得按壓過（guò）緊，以免因加熱量太大影響蒸汽的外逸，以致損壞試（shì）件（jiàn）。

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