热管热交换器的热管工作安全性校验

为了保证热管工作安全可靠，在热管热交换器中，应作以下工作安全性校验：

1）热管工作温度核算

这里要核算热管平均工作温度tv、热管可能达到的最高工作温度tv，max和热管可能达到的最低工作温度tv，min。

由前述热阻分析可得，热管元件蒸发段总热阻Re为

凝结段总热阻Rc为

则总热阻Rt为

设tm1、tm2分别为热、冷流体进出该排热管束的平均温度，℃；tv为热管平均工作温度，℃。则由热平衡可得单支热管传热量Qs为

设tm1、tm2分别为热、冷流体进出该排热管束的平均温度，℃；tv为热管平均工作温度，℃。则由热平衡可得单支热管传热量Qs为

从而得热管的平均工作温度tv为

从而得热管的平均工作温度tv为

由此求得热管工作温度应处于流体的液、固凝结点和液、汽临界点之间。不过分地接近那一点，以保证热管工作循环正常进行。

更为重要的是，热管工作温度下的饱和压力（即工作压力）必须小于管材的许用压力。实用上常常用不同材料组合的热管的本身许用温度tmax来限制其工作温度，即

可能达到的最高工作温度tv，max＜最高许用温度tmax；

可能达到的最低工作温度tv，min＞最低许用温度tmin，如对钢铜复合管-水热管，tv＜250℃；铜-水热管，tv＜200℃；碳钢-水热管，tv＜320℃。

tv，max及tv，min可按下两式计算：

由此求得热管工作温度应处于流体的液、固凝结点和液、汽临界点之间。不过分地接近那一点，以保证热管工作循环正常进行。

更为重要的是，热管工作温度下的饱和压力（即工作压力）必须小于管材的许用压力。实用上常常用不同材料组合的热管的本身许用温度tmax来限制其工作温度，即

可能达到的最高工作温度tv，max＜最高许用温度tmax；

可能达到的最低工作温度tv，min＞最低许用温度tmin，如对钢铜复合管-水热管，tv＜250℃；铜-水热管，tv＜200℃；碳钢-水热管，tv＜320℃。

tv，max及tv，min可按下两式计算：

式中 ——分别为热流体的进、出口温度，℃；

Qs，f、Qs，l——分别为首排热管及末排热管的单管传热量，W。显然，热管只可能工作在tv，min～tv，max的温度范围内。

在热管热交换器设计中，为避免出现最高工作温度高于热管元件的最高许用温度，可通过两条途径来解决：①选用合适的热管元件，使其额定的最高许用温度高于热流体的入口温度。②在设定最高许用温度的条件下，求取热管的安全长度比，从而确定热管应有的蒸发段长/冷凝段长的长度比（应小于安全长度比）。

2）单管热负荷计算

单根热管的最大传热量Qs，max必须小于热管的工作极限。对于吸液芯热管，毛细极限是主要的性能限制，应使

式中 ——分别为热流体的进、出口温度，℃；

Qs，f、Qs，l——分别为首排热管及末排热管的单管传热量，W。显然，热管只可能工作在tv，min～tv，max的温度范围内。

在热管热交换器设计中，为避免出现最高工作温度高于热管元件的最高许用温度，可通过两条途径来解决：①选用合适的热管元件，使其额定的最高许用温度高于热流体的入口温度。②在设定最高许用温度的条件下，求取热管的安全长度比，从而确定热管应有的蒸发段长/冷凝段长的长度比（应小于安全长度比）。

2）单管热负荷计算(www.xing528.com)

单根热管的最大传热量Qs，max必须小于热管的工作极限。对于吸液芯热管，毛细极限是主要的性能限制，应使

对于热虹吸管（重力热管），携带极限为主要性能限制，应使

对于热虹吸管（重力热管），携带极限为主要性能限制，应使

Qs，max可按下式计算：

Qs，max可按下式计算：

式中 Δtmax——热、冷流体的最大端部温差，℃。

垂直两相闭式热虹吸管达携带极限时的最大热流量Qe，max可用下式计算：

式中 Δtmax——热、冷流体的最大端部温差，℃。

垂直两相闭式热虹吸管达携带极限时的最大热流量Qe，max可用下式计算：

式中 CK——邦德数Bo的函数，

Bo——称为邦德数（Bondnumber），为无因次管径，其值为

式中 CK——邦德数Bo的函数，

Bo——称为邦德数（Bondnumber），为无因次管径，其值为

f1——;

ρl、ρv——分别为液、汽密度，kg/m3；

σ——表面张力，N/m。

对于斜置的两相闭式热虹吸管，则

f1——;

ρl、ρv——分别为液、汽密度，kg/m3；

σ——表面张力，N/m。

对于斜置的两相闭式热虹吸管，则

3）壁温计算

热管加热段的最低壁温tp，min至少应大于管外气流的水蒸气露点tc，即tp，min＞tc，以避免积灰、结垢及严重的低温腐蚀。tp，min可按下式计算：

3）壁温计算

热管加热段的最低壁温tp，min至少应大于管外气流的水蒸气露点tc，即tp，min＞tc，以避免积灰、结垢及严重的低温腐蚀。tp，min可按下式计算：

设计计算中，以上三项如不能满足，则应调整设计参数，重新设计。

设计计算中，以上三项如不能满足，则应调整设计参数，重新设计。