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高温热管技术作为一种高效换热技术,在解决高温余热利用难题方面展现了其独特的传热特性。自“十二五”国家战略性新兴产业发展规划将高效换热器、系统优化等能源梯级利用和高效利用技术列为重大行动计划以来,该技术更是得到了广泛的关注和应用。
高温热管是一种具有极高传热性能的元件,它利用在全封闭真空体系内的液态金属连续蒸发、凝结来传递热量,具有较高的传热能力、优良的等温性。在航天技术、聚光太阳能热利用,以及高温余热较高品味利用等领域都有很大的应用空间。通过安全、高效地传递较高品味的能源,高温热管实现了能源梯级利用的目的。
自热管1964年在美国问世以来,我国的科学家就对其进行了深入研究。中国科学院工程热物理研究所是我国最早开始研究热管的单位之一,他们在1972年成功研制出我国第一根高温热管。自此以后,传热传质研究中心在热管技术上的探索和应用取得了显著进展。
近年来,传热传质研究中心成功改进了高温钠热管的充装工艺,并实现了高性能钠热管的定量化充装工艺。这使得高温热管技术的应用领域从航天扩展到地面,从工业化应用扩展到民用产品。然而,高性能高温热管的制备工艺成本较高,这在一定程度上阻碍了其产业化发展。
为此,传热传质研究中心从2010年开始探索高温热管的快速充装工艺,并已经取得阶段性成果。现在,他们已完整掌握了一套高温热管充装新工艺。运用此工艺,实验室成功制备了多种规格的高温热管,并在多种热源条件下进行了测试,证明了其高效、稳定的性能。
高温热管技术彻底改变了传统列管式换热设备的传热方式,实现了两种流体互不接触,两侧流体都能实现流体与管壁的管外横掠流动,从而大幅提高了能量从高温段向低温段的传递效率。此外,高温热管技术还具有小温差大热流的传热特性,有效克服了温差应力,并改善了换热器的加工难度。
尽管高温热管技术在应用方面还存在一些问题,但随着技术的不断进步和成本的降低,其在高温换热设备中的应用前景十分广阔。未来,高温热管技术有望在工业领域实现更广泛的应用,为能源的高效利用和环境保护做出更大贡献。
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