热管除气设备的除气原理

热管是借助介质在热端蒸发后在冷端冷凝的相变过程(即利用液体的蒸发潜热和凝结潜热)，使热量快速传导的一种散热设备。
在热管的生产过程中需要对热管进行除气，目前通常采用真空炉高温烘烤进行除气，即在真空条件下提高温度除去材料内吸附的气体，从而满足在真空条件下对材料出气率的要求。
但是，在高温除气过程中，热管经过长时间的运行，热管中的碱金属工质、壳体、焊料等会与热管的壳体材料发生反应并析出不凝性气体。
因此，在高温除气过程虽然除去了材料内吸附的气体，但在其除气过程中会析出不凝性气体，而这些不凝性气体会导致热管性能下降甚至报废，极大的影响热管的使用寿命，造成热管的使用寿命显著缩短。
技术要求
热管的除气设备将不凝性气体收集到除气罐中，通过对高温热管除气中产生的不凝性气体进行二次去除，极大的提升热管的使用性能和寿命，并提高热管自身的均温性。

通过除气罐与除气管的温差判断气体是否除净，完全除去热管中的不凝性气体，提升热管的使用性能和寿命。对充装完工质后的热管，在热管生产及运行后产生的不凝性气体，为热管的二次除气工艺。

除气设备的除气原理
热管除气设备，包括支架和固定在支架中的加热设备和热管；热管从下到上依次包括蒸发段、绝热段和冷凝段；蒸发段设置于加热设备内，冷凝段的顶端设置除气管；除气管在远离热管的一端设置除气罐，热管、除气管和除气罐相互连通；蒸发段、绝热段、冷凝段、除气管和除气罐的外壁上分别至少设置一个热电偶；热电偶均连接至数据采集仪。通过热电偶的温差判断不凝性气体的位置以及是否除尽不凝性气体。
该设备将不凝性气体收集到除气罐中，通过对高温热管除气中产生的不凝性气体进行二次去除，极大的提升热管的使用性能和寿命，并提高热管自身的均温性。
若热管长度为1000mm，在蒸发段外壁上等间距布置4个热电偶(即在50、150、250和350mm位置处各设置一个热电偶)，热电偶侧得的温度为t1～t4。
在绝热段外壁上等间距布置2个热电偶(即在450和550mm位置处各设置一个热电偶)，热电偶侧得的温度为t5～t6。
在冷凝段外壁上等间距布置4个热电偶(即在650、750、850和950mm位置处各设置一个热电偶)，热电偶侧得的温度为t7～t10，则：
蒸发段平均温度为：
te＝(t1+t2+t3+t4)/4----------------------------(2)
热管均温性为：17.t＝te-tc----------------------------(3)
由公式(3)可知，热管均温性可以通过蒸发段和冷凝段的平均温度来确定。通过除气管和除气罐的平均温度变化，可以确定不凝性气体是否进入除气罐，当除气管和除气罐的平均温差小于100℃时，说明气体进入除气罐。
蒸发段、绝热段和冷凝段的比例根据实际需要进行设置。
除气罐的容积为热管容积的1/3～1/2；有利于高温热管内部不凝性气体的充分析出和收集。
除气管的长度为10～20cm，直径为6～12mm。长度为10～20cm有利于热管的封口和焊接，直径为6～12mm有利于不凝性气体进入较好的进入除气罐中。
热电偶等间距布置。热电偶等间距布置能够更准确的判断不凝性气体的位置热管的均温性。
其中，均温性为蒸发段的平均温度减去冷凝段的平均温度。
绝热段的外表面设置保温设备；
保温设备为保温棉。
加热设备连接至调压器。通过调压器对加热设备的工作功率的调整来调节热管的除气速率和均温性。
当蒸发段和冷凝段温差大于100℃时，调压器增加工作功率，加大加热设备的温度，使工质蒸汽携带热管产生的不凝性气体至冷凝段，不仅减少温差，提高不凝性气体的聚集速度，而且使热管的均温性提高。
除气管和除气罐通过氩弧焊或卡套的方式进行连接。
一种热管的除气方法，采用设备进行除气，包括以下步骤：
对热管的蒸发段进行加热，热管内的工质由固体变为工质蒸汽。
热管中的不凝性气体和工质蒸汽共同进入热管的冷凝段，工质蒸汽冷凝成液体后回到蒸发段，不凝性气体汇集到冷凝段并通过除气管进入除气罐。
除气罐温度与除气管温度的温差等于或大于350℃时，完成热管的除气。
设备进行除气，通过除气罐与除气管的温差判断气体是否除净，完全除去热管中的不凝性气体，提升热管的使用性能和寿命。
加热的温度为400～1200℃，加热的时间为4h以上；该温度能够保证碱金属完全蒸发为工质蒸汽，加热4h以上即可完成基本的除气。
该设备通过控制加热的时间，对热管进行充分的除气。
加热过程为：以3～6℃/min的升温速率升温至400～600℃，保温20～30min，再以25～35℃/min的升温速率升温至700～1200℃；
加热的时间至少为6h。加热6h以上能够保证完全除气。
冷凝段中的工质蒸汽通过与空气自然对流换热进行冷凝；
热管在除气前，内部的真空度大于10-3除气罐、除气管和热管的温度均通过热电偶测温得到。
通过相邻两个热电偶的温差确定不凝性气体的位置；相邻两个热电偶的温差为大于100℃。
还包括完成热管的除气时，将除气管裁剪，并密封热管的步骤。
采用液压钳剪断除气管，并用氩弧焊对热管进行焊接密封。
完成除气时，蒸发段和冷凝段的温差小于或等于100℃，热管合格，满足热管的出厂要求。
工质为碱金属，优选为钠、钾或锂中任意一种。
热管的除气原理为：在加热条件下，热管中的工质由固体变为工质蒸汽，工质蒸汽将不凝性气体带到冷凝段，在冷凝段，工质蒸汽被冷凝成液体，并在热管中的毛细芯和重力的共同作用下，回到蒸发段，而不凝性气体在冷凝段滞流并不断汇集并通过除气管进入除气罐，当除气管温度的温差等于或大于350℃时，完成热管的除气，裁剪除气管，并将除气罐密封即可。
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