[科普中国]-热虹吸效应

热虹吸原理

虹吸现象是液态分子间引力与位能差所造成的,即利用水柱压力差，使水上升后再流到低处。由於管口水面承受不同的大气压力，水会由压力大的一边流向压力小的一边，直到两边的大气压力相等,容器内的水面变成相同的高度,水就会停止流动。利用红吸现象很快就可将容器内的水抽出。虹吸管是人类的一种古老发明，早再公元前1世纪,就有人造出了一种奇特的虹吸管。
事实上，虹吸作用并不完全是由大气压力所产生的，在真空里也能产生虹吸现象。使液体向上升的力是液体间分子的内聚力。在发生虹吸现象时，由於管内往外流的液体比流入管子内的液体多，两边的重力不平衡，所以液体就会继续沿一个方向流动。在液体流入管子里，越往上压力就越低。如果液体上升的管子很高，压力会降低到使管内产生气泡(由空气或其他成分的气体构成)，虹吸管的作用高度就是由气泡的生成而决定的。因为气泡会使液体断开，气泡两端的气体分子之间的作用力减至0，从而破坏了虹吸作用，因此管子一定要装满水。在正常的大气压下，虹吸管的作用比在真空时好，因为两边管口上所受到的大气压提高了整个虹吸管内部的压力。

热循环运动被称为热虹吸效应，集热器和热交换器之间的温差越大，水体在两者之间的循环流动的速度越快。1

热虹吸管换热热虹吸管供暖系统是由铝制散热管（外管）和加热管（内管）组成，内外管壁间密封抽真空后注入扩散液，实现供暖、制冷的划时代绿色传热系统。当加热管（内管）注入较高温的热水时，扩散液吸收加热管周围的热量蒸发，并向放热管的内壁迅速扩散，遇到管壁的瞬间冷却凝缩放热，凝缩后的扩散液在重力的作用下返回原处，再次被加热，形成加热→蒸发→凝缩放热→再加热····的循环往复，使周围环境温度迅速上升，从而实现供暖的目的。

同样，当内管注入较低温的冷水时，内管外壁特殊的扩散液吸收外管壁的热量，迅速降低外管壁温度，管壁周围的温度瞬间下降，这样的循环往复使周围环境温度迅速下降，实现降温的目的。外管与内管之间始终处于高真空状态，并通过扩散液进行虹吸换热，这样的换热管通称为“热虹吸管”。又因其材质采用换热效率高，热传导率高的合金铝材，也称为“铝质热虹吸管”。

热虹吸式再沸器热虹吸再沸器依靠塔釜内的液体静压头核再沸器内两相流的密度差产生推动力形成热虹吸式运动。热虹吸式再沸器利用再沸器中气—液混合物和塔底液体的密度差为推动力，增加流体在管内的流动速度，减少了污垢的沉积，提高了传热系数，装置紧凑，占地面积小
可以分为立式热虹吸式再沸器和卧式热虹吸式再沸器。一般立式热虹吸式的管程走工艺液体，壳程走加热蒸汽；卧式热虹吸式再沸器的蒸发侧不加限制，可以根据工艺要求，如蒸发量大小和是否容易结垢来选择流径。卧式热虹吸式再沸器的安装高度低于立式，其循环推动力较大，循环量也较大。2

密闭系统应用为了密封端面的润滑和冷却，双端面和串联密封需要隔离流体的循环系统。尽管压力循环系统可以实现这一要求，但很不经济。在这种情况下，利用一高置的虹吸容器，由热转换产生热虹吸温差而使隔离流体循环，从而润滑和冷却密封端面。

虹吸效应在密封系统应用中，密封腔与虹吸容器之间不可能有太大的温差，密度差也很小，因此在连接管路中,应避免安装节流元件。管路应尽可能减少弯曲，这有利于低密度流体的上升。由于温差很小，其循环量必然也很小，因此在密封腔内设有泵送装置是有效的，这也可提高虹吸容器的使用寿命。