叉车门架液压油强制散热方案设计.docx

毕业设计（论文） 叉车门架液压油强制散热方案设计目 录摘 要3ABSTRACT41、绪论62、冷却系统初识72.1、冷却系统的作用72.2、水泵和调温器92.3、空气的流动92.4、散热器102.5、冷却液102.6、导热管102.7、油散热器112.8、冷却系统的构造及维护112.9、冷却系统工作原理143、叉车液压油方案的设计153.1、已知条件153.2、液压油散热器的计算163.3、热传递介绍163.3.1、热传导163.3.2、热对流163.3.3、热辐射173.4、方案的介绍173.4.1、尺寸定义174、方案论证及产品结构设计184.1、液压油放出的热量计算184.2、液压油散热器的主要性能参数204.3、热管的选型及计算214.3.1、热管的结构与工作原理214.3.2、热管的传热原理与应用特点224.3.3、热管的尺寸规格264.4、固定方式的设计274.4.1、螺栓强度分析275、散热器的结构设计过程295.1、鳍片式散热排的设计295.2、导热管的设计305.3、装配设计315.4、2D工程图3335摘 要随着我国经济的发展和现代化的建设速度加快，这几年对小型液压叉车的需求量快速增长，小型叉车技术上也日臻成熟、完善，而使用工况比较恶劣，由于工作时间长、任务重、作业环境差、粉尘多、温度高、维护保养不到位等原因，致使对叉车用柴油机的冷却系统的要求越来越高。叉车的冷却系统的效能取决于其使用条件和各部件的设计与匹配。为了使冷却系统和各部件得到合理匹配，本文分析了冷却系统的结构特征，并从理伦上分析了液压油温度过高的原因，提出了冷却系统的具体改造方案，通过对某小型叉车冷却系统的改进，来达到系统的要求。本次选题旨在于由于现有的叉车装配条件下，通过加装液压油强制散热系统解决液压油温度过高问题；本设计中的液压油强制散热系统是采用国际先进的热管导热技术+传统的散热铝鳍片，通过热传导及热辐射的方式对液压油进行降温，使之达到要求的效果。本文主要采用的技术有：1、热管散热技术。2、铝鳍片散热技术。关键词：热管、散热、管壳、管芯 、液压油Forklift truck door frame of the hydraulic oil cooling scheme design ABSTRACTWith the development of our economy and modernization construction speed, this several years of rapid growth in demand for small hydraulic forklift, small forklift technology is more mature and perfect, and working condition is bad, because of long working hours, heavy task, poor working environment, dust, high temperature, high maintenance, a reason such as the requirement for forklift truck diesel engine cooling system is higher and higher.Forklift cooling system performance depends on the conditions of use and design and matching of various components.In order to make the cooling systems and components to get the reasonable matching, this paper analyses the structure characteristics of the cooling system, from the theory and analysis of the causes of the hydraulic oil temperature is too high, the cooling system was put forward the concrete reform scheme, through the improvements on a small forklift cooling system, to meet the requirement of the system. This topic aims to the present condition of forklift truck assembly, by adding hydraulic oil forced cooling system to solve the problem of the hydraulic oil temperature is too high;The design of the hydraulic oil forced cooling system is to adopt the international advanced technology of heat pipe heat conduction + traditional aluminum radiator fins, by means of heat conduction and thermal radiation on the hydraulic oil cooling, make it meet the requirements of the effect. This article mainly USES the technology are:1、The heat pipe cooling technique.2、The aluminum fins heat dissipation technology.Key words: Heat pipe, heat dissipation, shell, tube core, the hydraulic oil叉车门架液压油强制散热方案设计XXXXXXXXXXX1、绪论液压传动相对于机械传动来说是一门新技术，液压传动系统有液压泵、阀、执行器及辅助件等液压组件组成。液压传动原理是把液压泵或原动机的机械能变为液压能，然后通过控制、液压阀和液压执行器，把液压能转变为机械能，以驱动工作机构完成所需的各种动作。液压传动技术是机械设备中发展速度最快的技术之一，其发展速度仅次于电子技术，特别是近年来液压与微电子、计算机技术相结合，使液压技术的发展进入了一个新的阶段。从70年代开始，电子学和计算机进入液压技术领域，并获得了重大的效益。例如在产品设计、制造和测试方面，通过利用计算机辅助设计进行液压系统和组件的设计计算、性能仿真、自动绘图以及资料的采取和处理，可提高液压产品的质量、降低成本并大大提高交货周期。总之，液压技术在与微电子技术紧密结合后，在微电脑或微处理器的控制下，可以进一步拓宽它的应用领域，使得液压传动技术发展成为包括传动、控制、检测在内的一门完整的自动化技术，使它在国民经济的各个方面都得到了应用。液压系统在工作时，由于各种压力损失产生大量的热量，使系统油温上升。温度高时，系统内含有的空气中的氧与液压油接触，使液压油受到氧化。氧化所生成的有机酸使油液中的酸值增加，增强了对金属的腐蚀。此外，氧化酸会生成不溶于油的胶状沉淀物和可溶性氧化聚合物使油液粘度增大，并且高温氧化物有乳化作用，使油和水充当乳化剂。因此，高温及氧化作用使液压油降低了抗乳化性能与抗磨损性能，将给液压系统带来严重的后果。液压系统的压力、容积和机械损失构成总的能量损失,这些能量损失都将转化为热量,使系统油温升高。油温的变化将直接影响液压元件的寿命;油温升高将使油液氧化,加速油液的变质;油温过高还严重影响液压油的稳定性,进而影响液压系统的寿命和传动效率。如果机器冷却系统的维修率一直居高不下,往往会引起发动机其他构件损坏,特别是随着工作时间的增加,冷却系统的工作效率逐渐下降,对发动机的整体工作能力产生较大影响,冷却系统的重要性在于维护机器在常温下工作,尤如人体的皮肤汗腺,如果有一天,人体的汗腺不能正常工作,那么身体内的热量将无法散去,轻则产生中暑,重则休克。为此,必须对冷却系统进行发热与温升控制，以便使液压系统及机器能够产生出比较高的效率；本文就在一款叉车门架的液压系统基础上进行升级改造，大大降低了液压油的温度，使整机工作性能得到了保障。2、冷却系统初识2.1、冷却系统的作用冷却系统作用是：把高温机件的热量散到大气层中去，以保持发动机在正常温度下工作。水冷却系一般由发动机的水套、水泵、散热器、风扇、节温器、水温表和放水开关等机件组成冷却系统的功用是带走引擎因燃烧所产生的热量，使引擎维持在正常的运转温度范围内。引擎依照冷却的方式可分为气冷式引擎及水冷式引擎，气冷式引擎是靠引擎带动风扇及车辆行驶时的气流来冷却引擎；水冷式引擎则是靠冷却水在引擎中循环来冷却引擎。不论采何种方式冷却，正常的冷却系统必须确保引擎在各样行驶环境都不致过热。叉车冷却系统的作用是保证发动机可以迅速达到理想的工作温度，并且无论环境和工作条件如何变化，始终保持在这一温度范围。无论是在极冷或极热的条件下，无论是在交通堵塞的城市环境中还是在高速公路上全速行驶，发动机必须能够同样高速地运转。现代的高效率发动机对于工作温度有着极其精确的要求。尽可能高效率地利用燃油对于尾气排放的控制系统也很重要。冷却液在缸盖和发动机缸体中的水道中循环流动时可以吸收热量，然后在水泵的作用下，使冷却液流入散热器，而车外的空气穿过散热器栏，是散热器中的冷却液冷却。系统中的冷却液的流量由一个节温器控制，可以保证升温和冷却之间的平衡。在机械的使用期间，根据所行驶的里程、环境等，冷却系统的某些零件可能需要更换和更新。这时，选择原装配件就显得尤为重要。因为如果您希望绝对确保各个部件可以按照设计要求彼此匹配，这将是唯一的选择。原装的水泵的容量与发动机和散热器中的冷却液流动的需要完全匹配，这使得无论外部温度高或低，无论发动机转速高或低，水泵都可以满足需要。为了使发动机迅速达到理想温度，节温器可以限制流入散热器的流量。并使冷却液在发动机内部循环，直到到达了适当的工作温度。冷却系统在一定压力下工作，这就是为什么系统中的软管必须能够承受连续的震动，因为散热器和驾驶室风扇暖风机都是始终固定在车身上的，但发动机是通过柔性支架悬置在发动机室中。冷却液除了可以防止结冰并可承受超过100摄氏度的温度，它还必须可以防止系统中各类金属之间的腐蚀。2.2、水泵和调温器发动机是由冷却液的循环来实现的，强制冷却液循环的部件是水泵，它由曲轴皮带带动，推动冷却液在整个系统内循环。目前最先进的水泵是宝马新一代直六发动机上采用的电动水泵，它能精确的控制水泵的转速，并有效的减少了对输出功率的损耗。这些冷却液对发动机的冷却，要根据发动机的工作情况而随时调节。当发动机温度低的时候，冷却液就在发动机本身内部做小循环，当发动机温度高的时候，冷却液就在发动机散热器之间做大循环。实现冷却液做不同循环的控制部件是节温器。可以将节温器看作一个阀门，其原理是利用可随温度伸缩的材料（石蜡或乙醚之类的材料）做开关阀门，当水温高时材料膨胀顶开阀门，冷却液进行大循环，当水温低时材料收缩关闭阀门，冷却液小循环。2.3、空气的流动为了提高散热器的冷却能力，在散热器后面安装风扇强制通风。以前的发动机散热器风扇是由曲轴皮带直接带动的，发动机启动它就要转，不能视发动机温度变化而变化，为了调节散热器的冷却力，要在散热器上装上活动百页窗以控制风力进入。现在已经普遍使用风扇电磁离合器或者电子风扇，当水温比较低时离合器与转轴分离，风扇不动，当水温比较高时由温度传感器接通电源，使离合器与转轴接合，风扇转动。同样，电子风扇由电动机直接带动，由温度传感器控制电动机运转。这两种形式的散热器电扇运转实际上都由温度传感器控制。2.4、散热器发动机部分的散热器兼作储水及散热作用，再此之上还装有膨胀水箱。因为单纯依赖散热器有几个缺点，一是水泵吸水一侧因压力低而容易沸腾，水泵的叶轮容易穴蚀；二是气水分离会产生气阻；三是温度高冷却液容易沸腾。因此随着技术的成熟很多工厂就加装了膨胀水箱，它的上下两根水管分别与散热器上部和水泵进水口联接，防止上述问题的产生。2.5、冷却液虽然我们称其为水冷但冷却介质并不是单纯的水，而是由水、防冻液和各种专门用途的防腐剂组成的混合物，也称为冷却液。这些冷却液中的防冻液含量占30%50%，提高了液体的凝固点，防止在低温下结冰而损坏发动机。整个冷却系统并不与大气相通，相当于高压锅的作用，水箱盖则相当于高压阀，一般情况下，轿车冷却液的允许工作温度可达摄氏120度，提高传热能。2.6、导热管热导管（或称热管）系一种具有快速均温特性的特殊材料，其中空的金属管体，使其具有质轻的特点，而其快速均温的特性，则使其具有优异的热超导性能；热管的运用范围相当广泛，最早期运用于航天领域，现早已普及运用于各式热交换器、冷却器、天然地热引用等，担任起快速热传导的角色，更是现今电子产品散热装置中最普遍高效的导热（非散热）元件。2.7、油散热器除了发动机部分的水冷散热器外，由于液压系统温度的升高，行业就液压油散热领域开发出了使用较多的油散热器；目前油散热器型式比较多，国外由于散热材料比较过关，工艺比较先进，工程机械多采用管片式油散或其延伸产品，如日本，韩国，美国等。其优点是结构简单，制造方便，容易实现流水线生产，且风阻较小，容易清洗，方便布置等，但材料性能要求较高。我国受基础产业限制，工程机械用油散多采用铝制板翅式风冷冷却器。该冷却器每两层油板间装设横向或纵向的波浪形散热翅片板（厚度为的铝片）结构，以增加局部散热系数和散热面积（散热面积可达光管的倍），为防尘，外部装滤网。翅片式冷却器的冷却效果比其他冷却器提高数倍，体积和重量相对减小许多，其冷却效果好、结构紧凑、体积小强度高。翅片式冷却器采用铝片，不仅造价低，而且不易生锈，但风阻大、易堵塞、难清洗。2.8、冷却系统的构造及维护任何机器的冷却系统是保持发动机正常工作的重要部件，如果冷却系统的维修率很高，就会引起发动机其他部件的损坏，使发动机的整体工作能力受到影响，因此，冷却系统的维护与保养就显得尤为重要，那么，怎样才能使机器的冷却系统保持良好的状态呢？正确堆护冷却系统，首先应了解常用的水冷式发动机的主要部件：第一、冷却液，冷却液指清洁的软水，不是什么水都可以当作冷却液的，越精密的发动机对水质的要求越高。比如，清澈的泉水，虽然清澈，看起来也干净，但泉水中含有大量的矿物质，如果加入发动机的冷却系统中，就会产生大量的水垢，影响冷却系统正常作用的发挥，可见，冷却液水质的好坏是相当重要的，国际上普遍使用的乙二醇型冷却液是在软化水中按比例添加防冻剂乙二醇，配以适量的金属缓蚀剂、阻垢剂等添加剂进行科学调和，达到冬季防冻、夏季防沸、且能防腐蚀、防水垢等作用。1、防冻。用乙二醇配制的冷却液最低可在-70环境下使用。市场上销售的冷却液，乙二醇浓度一般保持在3350之间，也就是冰点在-20-45之间，往往根据不同地域的实际需要合理选择，以满足使用要求。2、防沸。加到水中的乙二醇会改变冷却液的沸点。乙二醇浓度越高，冷却液的沸点也就越高，-20时冷却液的沸点为104.5，而-50时沸点达到108.5。如果冷却系统采用压力盖，冷却液的实际沸点会更高，即使在炎热的夏天，也能有效的防止冷却液“开锅”。3、防腐。冷却液最主要的功能是防腐蚀。腐蚀是一种化学、电化学和浸蚀作用，逐步破坏冷却系统内的金属表面，严重时可使冷却系统的壁穿孔，引起冷却液漏失，导致发动机损坏。使用去离子水及适当的添加剂能防止各种腐蚀的出现。4、防锈。锈蚀是由于冷却系统内的氧化作用造成的。热量和湿气使锈蚀的过程加速。锈蚀留下的残余物会阻塞冷却系统，加速磨损和降低热传导的效率。冷却液中的添加剂有助于防止冷却系统通道内锈蚀的出现。5、防垢。水源中所含的各种杂质，其中包括金属离子、无机盐等，决定了结垢和沉淀的形成，会大大地降低冷却系统的导热效率，在许多情况下会对发动机造成严重损害。冷却液所使用的去离子水，可以避免结垢和沉淀的形成，从而保护发动机。第二、汽缸水套，它相当于发动机燃烧室周围的水道，当发动机产生大量的热时，汽缸水套将发挥降温的作用在发动机中，水和油的管道泾渭分明、互不干涉，如果发现冷却液中有油，就说明水路和油路发生了穿孔现象，一旦出现这种情况，水温表的水温会急剧上升，这时一定要及时采取措施。第三、散热水箱和冷却风扇，散热水箱从外观看状似蜂窝，做成这种形状是为了增加水箱的散热面积，以增强散热效果；冷却风扇有在正面安装的，也有在侧面安装的，汽车在高速行驶过程中，冷却风扇将外面的空气吸引进来，利用自然风，起到冷却的作用。冷却系和空调冷凝器共同的风扇是直流永磁电动机风扇，用装在散热器上的温度控制开关来控制，当散热器中冷却液温度下降至93-98时风扇停转。由于电动风扇的电源不受点火开关的控制，因此发动机熄火后，散热器中液温若高于88-93，电动风扇运转是不正常的。如果低于88时风扇仍转，则是不正常的；而温度高于98时，仍不转也是不正常的。当温度高于105时，温控开关高温部分接通，电源接通电动机便高速运转；当温度达到120时，冷却水温过高，报警指示灯闪亮，为风扇有故障或冷却液不足。如电动机风扇不转，先检查和更换熔断丝，或检修温控开关，必要时再查看电风扇有无损坏。 第四、冷却水泵和节温器，冷却液在冷却系统中的流动，主要依靠冷却水泵的动力；节温器能感知发动机的工作温度，低温时，它封住水套中的水，令其在水套内流动，当达到一定温度时再打开，让水经过散热水箱，发挥散热作用。这里值得说明的是，切勿将节温器摘掉，否则会导致发动机过冷而难以启动。正确维护发动机的冷却系统，应了解经常出现的几种冷却系统故障： 1、由于冷却液水质不好，水箱中经常会出现锈污和水垢，它们积聚在水箱通道结合处、弯角处，阻碍水流畅通，造成散热不良，如果出现这种情况，应及时清洗干净，日常加水时，尽量加清洁软水，如果用除垢防锈液，养护效果会更好。2、漏水，只要是流体，都有泄漏的可能，汽缸水套中的水一旦发生泄漏，水温表的水温就会急剧上升，出现这种情况，您一定要及时采取必要的措施，以免发生不必要的麻烦。 2.9、冷却系统工作原理世界上的物质有三态：气态、固态和液态，在一定条件下三态可以相互转化。液体由液态变为气态时，会吸收很多热量，简称为“液体汽化吸热”，电冰箱就是利用了液体汽化吸热来制冷的。 蒸气压缩式电冰箱制冷系统循环原理图见下图。它由压缩机、冷凝器、干燥过滤器、毛细管、蒸发器等部件组成。其动力来自压缩机，干燥过滤器用来过滤赃物和干燥水分，毛细管用来节流降压，热交换器为冷凝器和蒸发器。 制冷压缩机吸入来自蒸发器的低温低压的气体制冷剂，经压缩后成为高温高压的过热蒸气，排入冷凝器中，向周围的空气散热成为高压过冷液体，高压过冷液体经干燥过滤器流入毛细管节流降压，成为低温低压液体状态，进入蒸发器中汽化，吸收周围被冷却物品的热量，使温度降低到所需值，汽化后的气体制冷剂又被压缩机吸入，至此，完成一个循环。压缩机冷循环周而复始的运行，保证了制冷过程的连续性。叉车发动机冷却系统图3、叉车液压油方案的设计3.1、已知条件1、本次选题旨在于由于现有的叉车装配条件下，通过加装液压油强制散热系统解决液压油温度过高问题，要设计一套叉车门架液压油的散热系统。2、设计思路：基于叉车现有的发动机散热系统展开设计，利用发动机散热系统的布局，利用发动机散热系统风扇所提供的空气流量进行风冷散热。3、设计要求：有散热器进出口温差5103.2、液压油散热器的计算液压油散热器的计算主要是根据热交换量确定所需的散热面积，液压油散热器的散热功率应等于系统的发热功率与油箱、管路等元件的散热功率之差，本计算不考虑油箱、管路等的散热，同时忽系统溢流损失，并假设冷却进出风量足够。为平衡油温，冷却器的热交换量等于液压油放出的热量Lfw。3.3、热传递介绍热传递有三种方式：传导、对流和辐射。3.3.1、热传导热从物体温度较高的部分沿着物体传到温度较低的部分，叫做传导。热传导是固体中热传递的主要方式。在气体或液体中，热传导过程往往和对流同时发生。各种物质都能够传导热，但是不同物质的传热本领不同。善于传热的物质叫做热的良导体，不善于传热的物质叫做热的不良导体。各种金属都是热的良导体，其中最善于传热的是银，其次是铜和铝。瓷、纸、木头、玻璃、皮革都是热的不良导体。最不善于传热的是羊毛、羽毛、毛皮、棉花、石棉、软木和其他松软的物质。液体中，除了水银以外，都不善于传热，气体比液体更不善于传热。3.3.2、热对流靠液体或气体的流动来传热的方式叫做对流。对流是液体和气体中热传递的主要方式，气体的对流现象比液体更明显。利用对流加热或降温时，必须同时满足两个条件：一是物质可以流动，二是加热方式必须能促使物质流动。3.3.3、热辐射辐射热由物体沿直线向外射出，叫做辐射。用辐射方式传递热，不需要任何介质，因此，辐射可以在真空中进行。地球上得到太阳的热，就是太阳通过辐射的方式传来的。一般情况下，热传递的三种方式往往是同时进行的3.4、方案的介绍本次液压油强制散热方案是在叉车原有发动机散热机构上加装液压油强制散热系统；本系统是采用热管式散热+鳍片式散热结合的方式，具体数据及结构参考以下：3.4.1、尺寸定义根据热传导学的原理，散热面积直接影响到散热的具体效果，因此如果在空间允许的情况下尽可能大的增加散热体的面积来提高散热效果；但由于此次安装位置的尺寸局限性，原有散热器背部的可安装空间尺寸为720*400*170，那么新增加的强制散热系统总成的尺寸就局限在这个范围内了，经过具体的结构分析及安装方式评估，此散热器总成的尺寸初定为620*315*65mm；在此尺寸范围内使用铝鳍片每两层过油管间装设横向的波浪形散热翅片板（厚度为的铝片）结构，以增加局部散热系数和散热面积（散热面积可达光管的倍）；在垂直于铝鳍片的面上，穿过铝鳍片加装导热管，导热管具有传导速度快，性能稳定等特点，在散热领域得到了广泛的应用。叉车发动机散热器安装图4、方案论证及产品结构设计4.1、液压油放出的热量计算液压油放出的热量计算：Lfw铁甲工程机械网-挖掘机网-工程机械网 （一）Lfw铁甲工程机械网-挖掘机网-工程机械网油液的出口温度Lfw铁甲工程机械网-挖掘机网-工程机械网油液的进口温度Lfw铁甲工程机械网-挖掘机网-工程机械网油的密度Lfw铁甲工程机械网-挖掘机网-工程机械网油的流量Lfw铁甲工程机械网-挖掘机网-工程机械网油的比热容Lfw铁甲工程机械网-挖掘机网-工程机械网式中：（）取（）Lfw铁甲工程机械网-挖掘机网-工程机械网Lfw铁甲工程机械网-挖掘机网-工程机械网Lfw铁甲工程机械网-挖掘机网-工程机械网8取进出油的温差为8Lfw铁甲工程机械网-挖掘机网-工程机械网计算得53.8Lfw铁甲工程机械网-挖掘机网-工程机械网油散的散热面积计算：Lfw铁甲工程机械网-挖掘机网-工程机械网油散的传热系数，（）取（）Lfw铁甲工程机械网-挖掘机网-工程机械网油和风之间的平均温差Lfw铁甲工程机械网-挖掘机网-工程机械网 Lfw铁甲工程机械网-挖掘机网-工程机械网式中：液压油进口温度，根据系统发热情况确定Lfw铁甲工程机械网-挖掘机网-工程机械网液压油出口温度，根据系统对油温的控制要求确定Lfw铁甲工程机械网-挖掘机网-工程机械网冷却风进口温度，一般为环境温度Lfw铁甲工程机械网-挖掘机网-工程机械网冷却风出口温度Lfw铁甲工程机械网-挖掘机网-工程机械网 Lfw铁甲工程机械网-挖掘机网-工程机械网计算得出：Lfw铁甲工程机械网-挖掘机网-工程机械网在计算所需的散热面积后，根据铝制板翅式换热器技术条件制造和验收标准选用油散规格型号，再结合油散的外部尺寸等要求确定平板的片数等。4.2、液压油散热器的主要性能参数液压油散热器的主要性能参数如下：Lfw铁甲工程机械网-挖掘机网-工程机械网油液流量；Lfw铁甲工程机械网-挖掘机网-工程机械网风侧冷却面积4；Lfw铁甲工程机械网-挖掘机网-工程机械网油侧工作压力；Lfw铁甲工程机械网-挖掘机网-工程机械网油侧压力损失Lfw铁甲工程机械网-挖掘机网-工程机械网主要技术要求如下：Lfw铁甲工程机械网-挖掘机网-工程机械网各焊缝须焊透，不得有气孔和裂纹，成型美观，外表无严重磕碰划伤；Lfw铁甲工程机械网-挖掘机网-工程机械网强度试验水压，历时不泄露；Lfw铁甲工程机械网-挖掘机网-工程机械网气密性试验气压，历时不泄露；Lfw铁甲工程机械网-挖掘机网-工程机械网4.3、热管的选型及计算4.3.1、热管的结构与工作原理热管技术是1963年美国LosAlamos国家实验室的G.M.Grover发明的一种称为“热管”的传热元件，它充分利用了热传导原理与致冷介质的快速热传递性质，透过热管将发热物体的热量迅速传递到热源外，其导热能力超过任何已知金属的导热能力。热管技术以前被广泛应用在宇航、军工等行业，自从被引入散热器制造行业，使得人们改变了传统散热器的设计思路，摆脱了单纯依靠高风量电机来获得更好散热效果的单一散热模式，采用热管技术使得散热器即便采用低转速、低风量电机，同样可以得到满意效果，使得困扰风冷散热的噪音问题得到良好解决，开辟了散热行业新天地。典型的热管由管壳、吸液芯和端盖组成；将管内抽成13(10负110负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)，根据应用需要在两段中间可布置绝热段。当热管的一端受热时毛纫芯中的液体蒸发汽化，蒸汽在微小的压差下流向另一端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。如此循环不己，热量由热管的一端传至另端。热管在实现这一热量转移的过程中，包含了以下六个相互关联的主要过程： (1)热量从热源通过热管管壁和充满工作液体的吸液芯传递到（液汽）分界面； (2)液体在蒸发段内的（液汽）分界面上蒸发； (3)蒸汽腔内的蒸汽从蒸发段流到冷凝段； (4)蒸汽在冷凝段内的汽液分界面上凝结： (5)热量从（汽液）分界面通过吸液芯、液体和管壁传给冷源： (6)在吸液芯内由于毛细作用使冷凝后的工作液体回流到蒸发段。热管原理与实物图热管结构原理图4.3.2、热管的传热原理与应用特点在众多的传热元件中，热管是人们所知的最有效的传热元件之一，它可将大量的热量通过其很小截面积远距离地传输而无需外加动力。国际上对热管技术的研究和应用是在20世纪60年代开始的。我国在这方面的研究起始于上世纪70年代，当时主要侧重的方向为电子器件冷却和空间飞行器上的应用。80年代初，我国的热管研究和开发重点转向节能和能源的合理利用，相继开发了热管气气换热器、热管余热锅炉、高温热管蒸汽发生器等各类热管产品。由于碳钢水重力热管的结构简单、价格低廉、制造方便、易于推广，使得此类热管得到了广泛的应用。随着科学技术的不断提高，热管研究和应用的领域也在不断拓宽。目前，热管及热管换热器已广泛应用于石油、化工、动力、冶金、建材、轻工等领域的高效传热设备，以及电子装置芯片冷却、笔记本电脑CPU冷却及电路控制板等的冷却。目前，除微型热管已批量化、大规模生产外，工业中余热回收用的热管换热器由于各种设备规模、大小、使用情况的不同，几乎每台设备都根据设备的工艺条件、现场情况设计、制造。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、 很高的导热性热管内部主要靠工作液体的汽、液相变传热，热阻很小，因此具有很高的导热能力。与银、铜、铝等金属相比，单位重量的热管可多传递几个数量级的热量。当然，高导热性也是相对而言的，温差总是存在的，不可能违反热力学第二定律，并且热管的传热能力受到各种因素的限制，存在着一些传热极限；热管的轴向导热性很强，径向并无太大的改善（径向热管除外）。2、优良的等温性热管内腔的蒸汽是处于饱和状态，饱和蒸汽的压力决定于饱和温度，饱和蒸汽从蒸发段流向冷凝段所产生的压降很小，根据热力学中的方程式可知，温降亦很小，因而热管具有优良的等温性。3、热流密度可变性热管可以独立改变蒸发段或冷却段的加热面积，即以较小的加热面积输入热量，而以较大的冷却面积输出热量，或者热管可以较大的传热面积输入热量，而以较小的冷却面积输出热量，这样即可以改变热流密度，解决一些其他方法难以解决的传热难题。4、热流方向的可逆性一根水平放置的有芯热管，由于其内部循环动力是毛细力，因此任意一端受热就可作为蒸发段，而另一端向外散热就成为冷凝段。此特点可用于宇宙飞船和人造卫星在空间的温度展平，也可用于先放热后吸热的化学反应器及其他装置。5、热二极管与热开关性能热管可做成热二极管或热开关，所谓热二极管就是只允许热流向一个方向流动，而不允许向相反的方向流动；热开关则是当热源温度高于某一温度时，热管开始工作，当热源温度低于这一温度时，热管就不传热。6、恒温特性（可控热管）普通热管的各部分热阻基本上不随加热量的变化而变，因此当加热量变化时，热管各部分的温度亦随之变化。但人们发展了另一种热管可变导热管，使得冷凝段的热阻随加热量的增加而降低、随加热量的减少而增加，这样可使热管在加热量大幅度变化的情况下，蒸汽温度变化极小，实现温度的控制，这就是热管的恒温特性。7、环境的适应性热管的形状可随热源和冷源的条件而变化，热管可做成电机的转轴、燃气轮机的叶片、钻头、手术刀等等，热管也可做成分离式的，以适应长距离或冲热流体不能混合的情况下的换热；热管既可以用于地面（重力场），也可用于空间（无重力场）。上图表示了热管管内汽-液交界面形状，蒸气质量流量，压力以及管壁温度 T w 和管内蒸气温度 T v 沿管长的变化趋势.沿整个热管长度，汽-液交界处的汽相与液相之间的静压差都与该处的局部毛细压差相平衡。 Pc （毛细压头是热管内部工作液体循环的推动力，用来克服蒸汽从蒸发段流向冷凝段的压力降 Pv，冷凝液体从冷凝段流回蒸发段的压力降Pl和重力场对液体流动的压力降（Pg可以是正值，是负值或为 零，视热管在重力场中的位置而定）。因此， Pc Pl + P v + Pg是热管正常工作的必要备件。由于热管的用途、种类和型式较多，再加上热管在结构、材质和工作液体等方面各有不同之处，故而对热管的分类也很多，常用的分类方法有以下几种：按照热管管内工作温度区分热管可分为低温热管（2730）、常温热管（0250）、中温热管250450）、高温热管(450一1000）等。(2)按照工作液体回流动力区分热管可分为有芯热管、两相闭式热虹吸管（又称重力热管）、重力辅助热管、旋转热管、电流体动力热管、磁流体动力热管、渗透热管等等。按管壳与工作液体的组合方式划分（这是一种习惯的划分方法）可分为铜水热管、碳钢。水热管、铜钢复合水热管、铝丙酮热管、碳钢荣热管、不锈钢钠热管等等。按结构形式区分可分为普通热管、分离式热管、毛纫泵回路热管、微型热管、平板热管、径向热管等。按热管的功用划分可分为传输热量的热管、热二极管、热开关、热控制用热管、仿真热管、制冷热管等等。4.3.3、热管的尺寸规格在具体的使用过程中，热管根据根据生产厂家，使用环境的不同，有很多规格选用，本设计中就是依据各厂家的规格尺寸选型的：直径 mm长度 mm备注30-280圆热管 烧结 / 铜网40-280圆热管 烧结 / 铜网50-280圆热管 烧结 /