臺(tái)階型旋轉(zhuǎn)熱管

(1)臺(tái)階型旋轉(zhuǎn)熱管轉(zhuǎn)子具有啟動(dòng)迅速、高效的導(dǎo)熱性和良好的表面均勻性。

(2)采用自蒸發(fā)循環(huán)的臺(tái)階型旋轉(zhuǎn)熱管冷卻混煉機(jī)的轉(zhuǎn)子，可以做到絕對(duì)無泄露，同時(shí)可以節(jié)約大量的冷卻水。

(3)對(duì)于幾何尺寸一定的自蒸發(fā)循環(huán)臺(tái)階型旋轉(zhuǎn)熱管轉(zhuǎn)子，其熱管內(nèi)部流型、工作轉(zhuǎn)速、充液比、工作溫度都會(huì)影響其傳熱性能:在工作溫度和充液比相同的情況下，層流時(shí)的傳輸功率比環(huán)流時(shí)的高;在工作溫度70℃相同時(shí)，最佳充液比為25%;工作溫度為120℃時(shí)，最佳充液比在15%左右;在相同的轉(zhuǎn)速和充液比下，工作溫度越高，旋轉(zhuǎn)熱管轉(zhuǎn)子輸?shù)墓β试酱?在相同的工作溫度和充液比下，旋轉(zhuǎn)熱管轉(zhuǎn)子傳輸?shù)臒崃侩S轉(zhuǎn)速的升高而略有升高。

臺(tái)階型旋轉(zhuǎn)熱管工作溫度影響

對(duì)于結(jié)構(gòu)尺寸一定的臺(tái)階型旋轉(zhuǎn)熱管轉(zhuǎn)子，其轉(zhuǎn)速、工作溫度、充液比是影響其傳熱性能的重要參數(shù)。工作溫度對(duì)傳輸功率的影響如圖2所示，在相同的轉(zhuǎn)速和充液比下，傳輸功率隨著工作溫度的升高而升高，原因是旋轉(zhuǎn)熱管轉(zhuǎn)子是依靠其內(nèi)部工質(zhì)水的汽化來傳遞熱量的，內(nèi)部工作溫度越高，水的汽化潛熱越大，從而傳遞的熱量越多。

臺(tái)階型旋轉(zhuǎn)熱管轉(zhuǎn)速影響

轉(zhuǎn)速對(duì)傳輸功率的影響如圖3所示，在工作溫度和充液比一定的情況，隨著轉(zhuǎn)速的提高，旋轉(zhuǎn)熱管轉(zhuǎn)子的傳輸功率有所提高，但影響不是很顯著。原因是隨著轉(zhuǎn)速的提高，臺(tái)階型旋轉(zhuǎn)熱管轉(zhuǎn)子冷凝液的回流將加快，冷凝段的液膜厚度減薄，冷凝的傳熱系數(shù)有所提高，相應(yīng)的蒸發(fā)段的液膜厚度增厚，蒸發(fā)傳熱系數(shù)隨之下降，所以總的說來，轉(zhuǎn)速對(duì)旋轉(zhuǎn)熱管轉(zhuǎn)子的傳輸功率影響不是很顯著。

利用具有自蒸發(fā)循環(huán)的旋轉(zhuǎn)熱管冷卻技術(shù)對(duì)旋轉(zhuǎn)零部件，如電機(jī)主軸、切削刀具、混煉機(jī)轉(zhuǎn)子、機(jī)床主軸等進(jìn)行冷卻，可大大減少轉(zhuǎn)軸的熱應(yīng)力，提高轉(zhuǎn)軸的使用壽命。臺(tái)階型旋轉(zhuǎn)熱管便于旋轉(zhuǎn)熱管內(nèi)部工質(zhì)順利進(jìn)行自蒸發(fā)循環(huán)，同時(shí)利于加工制造。而臺(tái)階型旋轉(zhuǎn)熱管利用的自蒸發(fā)循環(huán)旋轉(zhuǎn)熱管冷卻技術(shù)與其他循環(huán)水冷卻系統(tǒng)相比，也同時(shí)具有良好的表面均溫性、高效的導(dǎo)熱性、無泄露、節(jié)約用水等優(yōu)點(diǎn)。

具有自蒸發(fā)循環(huán)的臺(tái)階型旋轉(zhuǎn)熱管冷卻技術(shù)來冷卻連續(xù)混煉機(jī)的轉(zhuǎn)子，其工作原理如圖1所示。設(shè)計(jì)時(shí)把連續(xù)混煉機(jī)轉(zhuǎn)子的內(nèi)部設(shè)計(jì)成兩端封閉、內(nèi)部充有一定工質(zhì)的、真空的空心軸，轉(zhuǎn)子工作部分作為旋轉(zhuǎn)熱管的熱源段—蒸發(fā)段在旋轉(zhuǎn)工作過程中產(chǎn)生的熱量會(huì)使內(nèi)部工質(zhì)自行蒸發(fā)汽化成蒸汽，蒸汽流到轉(zhuǎn)子的另一段—冷卻段，把熱量傳給管外的冷卻介質(zhì)，同時(shí)凝結(jié)成液體，冷凝液在管內(nèi)臺(tái)階形成的靜壓差和離心分力的作用下再流回到蒸發(fā)段，繼續(xù)吸熱蒸發(fā)，蒸汽再流回到冷凝段冷凝，如此循環(huán)往復(fù)，不斷將轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)工作過程中產(chǎn)生的熱量及時(shí)移走。

臺(tái)階型旋轉(zhuǎn)熱管轉(zhuǎn)速的影響

轉(zhuǎn)速對(duì)充液比的影響如圖4所示：隨著轉(zhuǎn)速的提高，旋轉(zhuǎn)熱管所需的最佳充液比逐漸減少，原因是由于隨著轉(zhuǎn)速的提高，液體所受的離心力隨之增加，由此在較小的充液量下，液膜就能在旋轉(zhuǎn)熱管管壁形成均勻、較薄的液膜。

臺(tái)階型旋轉(zhuǎn)熱管幾何尺寸影響

計(jì)算表明最佳充液量隨臺(tái)階型旋轉(zhuǎn)熱管蒸發(fā)段和冷凝段管內(nèi)徑的增大而增大，這一點(diǎn)很好理解管徑越大，形成環(huán)流液膜所需的充液量就越多，同時(shí)內(nèi)部蒸氣空腔也隨著管內(nèi)徑的增大而增大因此，充液量隨管內(nèi)徑的增大而增大;但最佳充液比則是隨著管內(nèi)徑的增大而減小，如圖5所示而且，在管徑小于25mm左右，充液比下降趨勢(shì)非常明顯，隨后隨著管徑的增大，充液比變化幅度很小，幾乎趨向一定值，原因是隨著管徑的增大液膜厚度減薄，導(dǎo)致總充液量在管內(nèi)所占的比重下降，而后隨著管徑的增大，蒸汽空腔也隨之增大此時(shí)，蒸汽工質(zhì)對(duì)充液比起主導(dǎo)作用，所以總充液比逐漸趨向一定低。

臺(tái)階型旋轉(zhuǎn)熱管傳輸功率影響

傳輸功率對(duì)最佳充液比的影響如圖6所示，隨著傳輸功率的增加，最佳充液比也增大，這是因?yàn)樾D(zhuǎn)熱管是依靠其內(nèi)部工質(zhì)的蒸發(fā)凝結(jié)來傳遞熱量的，傳輸功率越高，所要求的充液量也越多。

臺(tái)階型旋轉(zhuǎn)熱管工作溫度影響

工作溫度對(duì)充液比的影響如圖7所示，工作溫度對(duì)充液量的影響并沒有直接反映在理論分析模型中，但工作溫度一旦發(fā)生變化，工質(zhì)的所有物性參數(shù)都將發(fā)生變化，如密度、粘度、汽化潛熱。從圖5可看出:熱管在不同工作溫度下工作時(shí)所需的充液量沒有顯著差別。

臺(tái)階型旋轉(zhuǎn)熱管總結(jié)

(1)旋轉(zhuǎn)熱管在不同的運(yùn)行工況下其最佳充液量是不一樣的。

(2)旋轉(zhuǎn)熱管的最佳充液比隨著轉(zhuǎn)速、管徑的增加而減小;隨著傳輸功率的增加而增加;工作溫度對(duì)充液比沒有顯著影響。

(3)由于沒有考慮蒸氣對(duì)液膜的剪切力，冷凝段傳熱系數(shù)的實(shí)驗(yàn)值比模型預(yù)測(cè)值約小30%左右。

U型加熱管

U型電熱管是在無縫金屬管（碳鋼管、鈦管、不銹鋼管、銅管）內(nèi)放入電熱絲，并在空隙部分緊密地填充有良好的導(dǎo)熱性和絕緣性的結(jié)晶氧化鎂，電熱絲兩端是通過兩個(gè)引出棒與電源相接，空隙部分填滿有良好導(dǎo)熱性和絕緣性的氧化鎂粉后縮管而成，因電熱管彎曲像因?yàn)橛⑽淖帜窾所以稱為u型電熱管。