1．结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写

2000字左右的文献综述：

文 献 综 述

1 课题背景与意义

热管是将热能从一点快速传至另一点的装置，因为它有很强的热传导能力，并且几乎无热损耗，因此它被人们称为传热超导体，它的导热系数是铜的数千倍。热管是以内部工质的相变以及连续工质循环来进行热量传递的，所以它的传热效率高^[1]。

Gauler在1944年提出了热管原理，直到1964年，Grover等人提出了相似的传热元件，并取名为热管，此后许多的科学家和技术工作者在热管方面进行了研究，使得热管得到快速发展。

如今热管的应用已经有了很大的进展，比如在空间技术发展中成功实现了传热和监控的问题^[2] 。以热管作为传热工作元件的热管换热器拥有以下优点：传热效率高，工作可靠，压力损失小，结构紧凑，有助于控制露点腐蚀等等。同时它也解决了一些能源问题，如利用余热、降低成本、节约原料等方面^[3]。

现如今世界上因为石油、燃煤 、天然气等资源的储量有限而面临着能源危机，这些资源都是有限的，总有一天会消耗殆尽，因此各国都在致力于新能源的开发，热管换热器因其优点与能源的开发（如太阳能、地热能、潮汐能、海洋能等）以及节约密切相连^[4]。所以热管换热器的应用无处不在，它如今不但是应用广泛的一种通用设备，同时也是许多设备的关键部件。在工业设计中换热器的应用十分普遍，例如锅炉设备中的过热器、空气预热器^[5]；电厂热力系统中的加热器、凝汽器、冷水塔；冶金工业中的热风炉，轧钢工艺中的空气或煤气预热器；制冷工业中的蒸发器、冷凝器；制糖、造纸工业中的蒸发器^[6]。在航空航天工业中，为了及时机取出发动机和辅助动力设备在运行时所产生的巨大热量，换热器也是不可缺少的。

2 热管换热器的结构与应用

2.1 热管换热器的构造

热管换热器是由炉体、集灰池、隔板、换热器、挡水板、进出水管等组成，其主要改进是在下部构成集灰池，在储水池中安装挡水板；其优点是消除受热介质直流现象，使受热介质受热均匀，提高传热效率，并且在下部设置集灰池减少了灰尘的沉积，提高了传热效率；该热管换热器可以广泛的安置在热烟道中，尤其是安置在窑炉排烟道中回收利用余热效果明显^[7]。

2.2 热管换热器的基本特性

热管换热器可以通过换热器的中间隔板使冷热流体完全分开，在运行过程中单根热管因为磨损、腐蚀、超温等原因发生破坏时基本不影响换热器的运行。热管换热器应用于易燃、易爆、腐蚀性强的流体换热场合具有很高的可靠性。

含尘量较高的流体，热管换热器可以通过结构的变化、扩展受热面等形式解决换热器的磨损和堵灰问题。

换热器冷、热面流体完全分开，可以比较容易实现冷热流体的逆流换热。用于品位较低的热能回收场合非常经济。

热管换热器用于腐蚀性烟气的余热回收时，可以通过调整蒸发段、冷凝段的传热面积来调整热管管壁温度，使热管尽可能避开最大的腐蚀区域^[8]。

2.3 热管换热器的应用

空调系统热回收一直是暖通空调工程界研究的课题之一。在空调系统中,大部分空调回风经冷却和再热后作为送风送到空调房间,而其余的回风则排出室外^[9]。这部分回风携带的热(冷)量就白白浪费了,同时送风进入空调房间时必须经过加热(冷却)处理,需要消耗相当多的能量,因而研究如何将空调系统的回风热(冷)量回收,再用于空调系统,对空调系统节能将具有重要的意义^[10]。在空调热回收系统中,已研制出相应的转轮式换热器、板肋式换热器和盘管式换热器等,并在空调工程中得到广泛应用^[11]。由于热管具有很高的传热系数,因而近年来热管用于空调热回收系统中的研究有很大进展^[12]。

2.4 我国换热器研究存在的问题

与国外换热器先进制造工艺相比，我国换热器制造技术还相对落后，有待进一步改进，主要表现在：（1）相关科研人员对基础理论和基础技术的研究不够重视，例如从基础物性的研究、传热与流动的研究、U型管在不同热处理状态的应力腐蚀试验、无缝管对接接头在绕管状态下的应变时效、加氢换热器管箱端部螺纹的应力分析和应力测定等方面都有许多工作要做。（2）某些制造工艺尚需突破，例如螺纹板式换热器碳钢定距柱的接触焊、板式换热器的激光焊工艺、细管液压胀管新途径等。（3）另外在换热器制造上，我国目前还以仿制为主，虽然在整体制造水平上差距不大，但在模具加工水平和板片压制方面与发达国家还有一定的差距^[13]。

3 国内外发展状况

热管由美国发明，最初用于核反应堆和航空航天技术，用来解决向阳面和背阴面受热不均的问题，于70年代初才开始应用与工业中。虽然热管换热器在工业中应用时间不长但是发展速度很快^[14]。热管换热器的最大特点是：结构简单、换热效率高，在传递相同热量的条件下，热管换热器的金属消耗量小于其他类型的换热器，换热流体通过换热器时的压力损失也比其他换热器小，因此动力消耗也小。20世纪90年代被用于空调系统，因为其导热性能很好受到更多的重视，目前也广泛应用于计算机、雷达等高科技领域^[15]。美国的Q-Dot公司和日本古田电器公司在热管换热器的研究方面都取得了重大成就。

美国阿拉斯加输油管线工程采用热管作输油管线的支撑。这条管线穿过寒冷的冻土地带，夏天冻土融化，使得管线下陷，引起管线破裂。后来，决定在管架支撑中装设简单的重力热管，从而解决这个困难。冬天通过热管将管桩基础周围的热量带出并散失在空气中，使土壤冻透，形成结实的”低温锚桩”。夏天，由于重力热管具有单向传热性能，大气中的热不能传到地下，故地下冻土不能融化；采用了氨-碳钢热管，长10～20m，上部散热端装有铝翅片，埋入土壤中的深度为9～12m，在热管两端温差小于1℃的情况下，保证每根热管可输送300W的热流。其热管的设计使用寿命可达30年，满足整个管线工程的要求。在1290km长的管线上，总共使用了112,000多根热管。

我国热管研究开始于1970年左右。在1972年，第一根钠热管运行成功，以后相继研制成功氨、水、钠、汞、联苯等各种介质的热管，并在应用上取得了一定的进展。1981年国内第一台试验性热管换热器运行成功^[16]，各地相继出现了各种不同类型的、不同温度范围的气-气热管换热器和气-液热管换热器，在工业余热回收方面发挥了良好的作用，并积累了一定的使用经验^[17]。近年来我国热管技术发展迅速，许多热管换热设备投入工业使用，使节能效益大大提高^[18]。我国有许多单位专门进行热管换热器的研究，如南京化工大学、抚顺石油二厂、抚顺石油学院、上海711研究所、中科院广州能源研究所等。我国开发的钢-水热管因投资低、成本回收快、安全可靠等优点，我国已陆续在钢铁、化工等产业投入使用^[19]。

20世纪80年代初，国内一些科研院所、高校及制造厂相继开展了热管气-气换热器的试验研究。主要目的是解决热管的制造工艺、碳钢-水热管的相容性、中高温热管的研制、热管的传热性能及热管换热器的设计方法等问题，其研究成果陆续在石化、冶金、电力等行业推广应用^[20]。 目前国内已有数千台热管气-气换热器先后投入使用，取得了较好的使用效果。但也暴露了不少问题，如热管失效、低温腐蚀、积灰、漏风等，影响了热管气-气换热器的进一步推广^[21]。因此，急需对这些问题进行细致分析与研究，完善热管气-气换热器的设计制造方法，提高热管气-气换热器的使用效果和寿命。

热管是一种高效的传热元件，热管技术研究的中心已经从理论研究转移到应用研究，热管的研究已经从航天转向地面，由工业转向民用^[22]。目前，热管在太阳能利用、笔记本电脑CPU的冷却以及大功率晶体管的冷却、化工、冶金、动力等领域的应用都取得了良好的效果，热管在这些领域的应用，将进一步促进新型热管的开发和利用^[23]。热管技术在太阳能方面的应用前景尤为广阔。目前太阳能热管发电装置、太阳能热管热水器等产品得到了较为广泛的应用^[24]。最近几年来，热管技术在各个方面都发展十分迅速，热管研究和应用领域也在不断拓宽，特别是微型热管技术的出现，使得热管在医疗手术^[25]、电子装置芯片、笔记本电脑CPU的冷却、电路控制板的冷却、核电工程中的应用得到了极大的发展。毋庸置疑，21世纪热管技术必将朝着更高效、更普及、微型化、大规模化的方向发展^[26]。

4 本课题研究及意义

在生物质气化系统中，经过热器后的烟气温度较高，直接排放造成大量能量浪费，同时气化过程中需要助燃空气，因此可利用热管预热器回收这部分热量。本毕业设计就是根据生物质气化系统需要，设计一台适用的整体式热管预热器。本设计题目首先要充分了解整体式热管预热器的设计过程，在此基础上熟悉整体式热管预热器的传热计算，结构计算和阻力计算等。通过设计计算，设计出一台符合工程应用的整体式热管预热器。

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２．本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：

研究内容与手段

热管的设计主要包括：管壳的设计、工作介质选择、中间密封结构设计、吸滤芯材料选择以及相关的设计计算等。其中热管直径、热管长度、翅片结构参数决定翅片效率和翅化比，对热管换热器的传热和流阻性能影响较大，并涉及换热器的紧凑性、投资和运行费用。

热管换热器常用的两种基本计算方法是平均温差法和传热单元数法，它们都能完成预热器的设计计算和校核计算。通常由于设计计算式时，冷热流体的进出口温度差比较容易得到，对数平均温度能够方便求出所以经常采用平均温差法进行计算。

设计步骤：

1. 根据原始资料选定换热器类型等。

2. 确定定性温度，并查取物性表。

3. 计算传热量，对数平均温差，传热面积及总传热系数。

4. 确定使用热管的排数、根数、排列方式、管长、间距等。

5. 计算压力降。

6. 计算第一排管内流体温度和末排管壁温度，并进行强度校核。

7. 进行热管换热器结构设计。