热管原理实验 程 放 制作 热管原理实验 一、热管简介： 热管是传热元件中最有效的传热元件之一，它可将大量热量通过其很小的截面积远距离传输而无需外加动力。我国的能源综合利用水平一直较低，而热管具有结构简单、价格低廉、制造方便且易于在工业中推广应用等特点。因而热管的研究与应用在我国不断拓宽，遍及电子元件，电脑、化工、动力和冶金等领域。目前，热管技术的开发研究已成为工业化应用方面最活跃的学术领域之一。 二、实验目的： 1、了解热管的基本结构与工作原理。 2、研究热管与普通金属管的传热性能。 3、测量热管与金属管的传热功率。 三、实验原理： 1、热管的基本工作原理： 典型的热管由管壳、吸液芯和端盖组成。将管内抽成1.3×(10-1～10-4)Pa的负压后，充以适量的工作液体，使紧贴管内壁的吸液芯毛细多孔材料中充满液体后加以密封。管的一端为蒸发段(加热段)，另一端为冷凝段(冷却段)，中间可设置为绝热段。 当热管的一端受热时，毛细芯中的液体蒸发汽化，蒸汽在微小的压差下流向另一端，在那里放出热量凝结成液体，液体再沿多孔材料靠毛细力的作用流回蒸发段。如此循环不已，实现热的传输。 2、热管的基本特性： 热管是依靠自身内部工作液体相变来实现传热的传热元件，具有以下基本特性： (1)很高的导热性； (2)优良的等温性； (3)热流方向的可逆性； (4)热二极管与热开关性； 即热管可制成热流方向单向性。 热开关指仅当热源温度高于某一温度时，热管才开始工作。 (5)环境适应性。 3、重力热管 本实验的装置为重力热管。它也是利用工质的蒸发和冷凝来传递热量，且不需要外加动力而工质自行循环。它与普通热管的不同点在于管内没有吸液芯，冷凝液从冷凝段返回蒸发段不是靠吸液芯所产生的毛细力，而是靠冷凝液自身的重力。因此重力热管具有方向性，蒸发段必须置于冷凝段的下方。 由于重力热管没有吸液芯，所以不仅结构简单、成本低廉，而且传热性能优良，工作可靠。 四、实验仪器 本实验仪器包括两部分： RG-1热管原理实验仪，热管原理实验装置。 1、RG-1热管原理实验仪 前端有三个温度显示电表，分别用来显示进水温度、出水温度、冷凝端或蒸发端温度。 另有一蒸发端温度设置调节旋扭。 后端有四个温度传感器，分别用来测量进水温度、出水温度、冷凝端温度和蒸发端(加热器)温度。 2、热管实验装置： 包括一根原理热管，下端封闭于加热器上方有一阀门，用于连通或隔绝大气，另有一真空表，用来测量管内真空度。 进水管、进水杯、出水管、出水杯。 热管外面有冷凝水泡，可通以冷凝水。 五、实验内容： (一)金属管的传热性能及传热功率 1、金属管的导热性能： <1> 打开阀门，连通大气，此时元件为普通金属管，注意要排空管内其他液体； <2>接好进、出水管，安放相应的温度传感器，加热器中水高度约为5cm，进水杯放入适量水，关闭进水杯出口。 <3>打开电源开关，设置蒸发端温度，T设=90℃。 <4>连通加热器，加热。当蒸发端温度达到90℃， (此时加热器端自动断开，温度沿惯性继续上升，直至逐步冷却至90℃ 以下，加热端又开始加热工作)，记录冷凝端温度T1，经过△t(6min)后，再次记录冷凝端温度T2，填写表1。 表1 2、金属管的传热功率 <1>打开进水阀门，调节好水的流速(管中呈细管状流态)。 <2>观测T’1进水温度，T’2出水温度，当其基本稳定后，记录下T’1 ， T’2。 <3>记录进水杯原水量m1，(可推算出原质量)，同时计时，经Δt后，记录进水杯现水量m2。 <4>填写表2，由 计算出其传热功率。 表2 (二)热管的导热性能及传输功率 1、热管的导热性能 <1>打进热管阀门，连通大气，用注射器注入3ml酒精。 <2>设置T设=90℃，加热，当管内温度达到酒精沸点时，酒精将沸腾。 <3>当冷凝端温度约40℃时，关闭阀门，停止加热。此后冷凝端温度将迅速上升至60℃左右，然后再逐渐下降。约30min后，T冷已降至较低温度，此时管内将形成负压(当T冷→0时，管
