旋轉熱管的概念由Gray於1969年首次提出。旋轉熱管比普通熱管具有更強的傳熱能力。該熱管的顯著特徵就是熱管自身為旋轉件，因而可用於所有需要冷卻散熱的旋轉零部件，如電機轉子、電動機及發電機轉軸的冷卻等，具有實際套用價值。
基本介紹
- 中文名：旋轉熱管
- 外文名：rotating heat pipe
- 發明人：Gray
- 出現時間：1969年
- 領域：熱管技術
- 套用：冷卻轉動部件
原理,結構與分類,特點,
原理
起初，旋轉熱管的概念比較狹窄，人們認為它是一種靠離心力的分力使冷凝液回流到蒸發段的兩相熱虹吸管。管內流型為環狀流，顯然這種流動方式只有在高速且小充液量下才能出現。後來研究對象擴大到中、低速旋轉熱管，在這種狀況下，工質流型以分層流為主，工質回流靠離心力和重力的共同作用。在低轉速下，重力的作用甚至還占主導地位。可見，按這種工作方式運行的熱管與原先旋轉熱管的概念有所不同。
旋轉熱管的工作原理如圖，旋轉物體內部為一個錐台形的密封空腔，內壁不用裝管芯，蒸發段處的內徑稍大於冷凝段處的內徑，當高速旋轉時利用液體所受的離心力沿路面的分量，把冷凝液輸送到蒸發段，由於此離心力的分量較大，流動阻力較小，因而旋轉熱管的傳熱能力很大．旋轉熱管不存在毛細限，聲速限與普通熱管相似，但此種熱管蒸汽空間常常較大，一般不易出現聲速限，同樣也不易出現攜帶限。
結構與分類
根據熱管的軸線與其旋轉軸的相對位置，可將其分為旋轉熱管和迴轉熱管兩大類。熱管軸線與旋轉軸一致的稱為旋轉熱管。熱管軸線與旋轉軸不一致的均稱為迴轉熱管，但習慣上人們將之統稱為旋轉熱管。同轉熱管又分為3種類型：①熱管軸線與旋轉軸平行；②熱管軸線與旋轉軸垂直；③熱管軸線與旋轉軸成一定角度，它介於前兩者之問。
當然旋轉熱管也有軸向與徑向之分。從其內部的幾何形狀來看亦是各式各樣。其基本結構為一空心軸，空心軸的內部可作成圓錐形、圓柱形、圓環形及圓柱台階形。為了強化內部的傳熱，還可在內部插入多孔管等。
實際套用的旋轉熱管，其內腔一般為圓柱形或圓錐形。圓柱形內腔雖然比圓錐形內腔容易加工，但後者的傳熱性能更好。這是因為前一種熱管冷凝液的回流，主要取決於冷凝段與蒸發段液膜厚度差造成的液體壓力梯度，因此冷凝段液膜較厚，傳熱係數較低；而圓柱形內腔旋轉熱管，在冷凝段凝結的液體受離心力分力的作用，沿壁面回到蒸發段，故冷凝段的液膜較薄，傳熱係數也高。綜合考慮加工性能和傳熱性能，旋轉熱管內腔以採用台階形為好。
特點
旋轉熱管除了具備普通熱管的基本特點，如相變傳熱及無需外加動力之外，還具有如下優越性：
①因工質回流靠離心力或重力推動，故毛細多孔結構的吸液芯就不需要了，因此結構簡單，價格低廉。
②由於離心力的作用，熱量和質量的傳遞比在普通熱管中顯著提高了，離心力場加強了蒸發段的對流作用，因而提高了蒸發段管內的傳熱係數，沸騰時將提高極限熱流密度。冷凝段在離心力的作用下，工質回流能力提高，液膜厚度減薄，進而亦使管內傳熱係數提高。
③鑒於旋轉熱管自身的轉動，與此同時也強化了與周圍環境的熱交換，因而傳熱效果亦更佳。
