工作流體

熱管工作流體的選擇取決於流體的一些物理性質，以及流體同容器、吸液芯材料的化學相容性。適合熱管工作流體的要求有：

(1)高的汽化潛熱；

(2)高導熱率；

(3)低粘度；

(4)高表面張力；

(5)高的潤濕能力；

(6)適當的沸點。

一般説來，應當使流體工作在其壓力一温度（飽和）曲線陡度大的區域，這樣熱管工作温度隨一定的壓力降的變化可以很小。圖22上表示出幾種液態金屬的飽和蒸汽壓力一温度曲線。圖23，24上表示出幾種液態金屬對於水的汽化潛熱和表面張力的相對值。表6列出一些常用工作流體的熱物理性質。此外，蒸汽壓力應當適當地高，因為低的蒸汽壓力會導致低蒸汽密度和蒸汽流動中高的壓力降。

由表1-5可見，熱管廣泛的工作温度範圍（從-200℃到2000℃）使用了各種不同的流體。在已建造的絕大多數熱管中，高温情況下是採用液態金屬，對於低温和中温的情況採用水，酒精和各種碳氫化合物液體。在200——350℃之間的範圍內，合適的工作流體較少。在200℃到360℃範圍內工作具有高的傳熱性能，在水銀中加入鎂和鈦可以使不鏽鋼網吸液芯達到良好的潤濕，長期工作不會出現過度的腐蝕。

在特定的温度範圍內各種工作流體的相對價值，通常由比較流體的一種因次特性數羣來確定。此特性數羣不同的研究者稱之為流體特性數羣，液體因次參數，液體轉移因素，毛細管抽吸參數，或者叫質量因素。它具有熱量因次，並定義為

N=ρ_Lh_fgσ/μ_L

式中ρ_L為液體密度，μ_L上為液體動力粘度，h_fg為汽化潛熱，μ_L為表面張力。此特性值是直接衡量熱管工作流體有效性的重要指標。顯然其值越大，工作流體性能越好.圖25上繪製出一些流體的Ⅳ值隨温度而變化的關係。可以看到，N在某一特定温度下達到最大值，在達到臨界温度時降低到零。

當然，流體的選擇取決於特定的用途，但是也可以得出一般性的結論。對於高温、高熱流熱管，液態金屬肯定比非金屬好，因為它們有合適的蒸汽壓力特性，表面張力大，潛熱高。對於中温工作條件下，傑出的流體看來是水，主要是水有高的表積力和高的潛熱。關於低温熱管採用低温流體的適應性尚難做出確切的敍述。 ^[2] 

在標準狀態下，幹空氣的組成如表2-6所示，其分子量為28.962。在海平面高度上還含有水蒸氣和其它氣體等不純物。

含有水蒸氣的空氣為濕空氣。空氣中含水分多少對氣動系統穩定性有直接影響，因此係統各元件對含水量有明確限制，並且採取措施防止水分被帶入。一般偽可以把含稀薄水蒸氣的空氣當作理想氣體對待，故可將濕空氣作為空氣和水蒸氣的混合氣體。在氣動計算中要考慮水蒸氣含量。

氣動系統需要乾淨的氣體介質，但是實際使用的經空壓機輸出的壓縮空氣都帶有污染物質。產生污染的原因：

一是壓縮空氣中含有由大氣帶來的溶於水的有害氣體和水分；

二是空壓機中潤滑油在壓縮行程中因高温作用下氧化變質而混入氣流，附着於元件上；

三是由大氣吸入的灰塵會帶入壓縮空氣中。

這些雜質都會使氣壓元件腐蝕或磨損．為了防止污染的氣流進入氣動系統，常採用空氣過濾器將氣體中的雜質過濾；採用冷卻器把空壓機排出的氣温達140~170℃的氣流冷卻至20℃(實際為40~50℃)：或採用油水分離器將油和水蒸氣從空氣中分離出去。經上述處理後的壓縮空氣將適合於工業應用。 ^[1] 

液區油必須完成三項基本功能：傳遞動力(力和運動)；潤滑所有重要運動表面及把系統內產生的熱傳送到適當的冷卻器。此外，還有一些次要功能，即防止所有外露的生鏽和腐蝕；作為壓力密封介質，防止摩粒損壞摩擦表面：幫助去除水分而不乳化以及促進排氣而不產生永久性發泡。

液壓油必須具有一定的實用性能，其中最重要的是；粘度、粘度指數、體積彈性模量、抗摩性、流點、可燃陛、穩定性以及防鏽防腐蝕性。粘度指數是指液體阻止由温度引起粘度改變能力，粘度指數愈高，油液粘度隨温度的變化愈小，在精密機械中一般要求油液粘度指數在90以上。流點是指在一定條降下油液停止流動的温度，它對低温環境下的工作系統是個重要因素；該值至少比系統所要求最低工作温度低14℃左右。可燃性是用油液閃點(即達到可燃性氣氍二的最低温度)和燃，一羔（即油液燃燒所需温度）表示，在高温工作環境下要特別重視。液壓油使用壽命由其穩定性來表徵。當氧與油液中的各種成分起化學反應時：會使汕液劣化變質。氧化的產物含有腐蝕金屬零件的酸巨物質，它破壞油液潤滑性。温度升温時，油液化學反應加強，可能產生樹脂、瀝青等固體物質，而堵塞過濾器、閥、泵和馬達。因而一般把液壓油工作温度限制在6 5℃以下。

液壓裝置應用範圍廣，使用條件各異，因此液壓油的種類繁多．一般採用如下分類方法：

石油基液壓油具有能滿足各種粘度要求以及良好的粘温特性、良好的潤滑性能、良好的抗氧化性、良好的防鏽防腐能力等優點，因此得到廣泛應用。表2-3列出了國產液壓油的性能。由於液壓油價格較昂貴，二十一世紀初發展了高水基液壓油，例如水包油乳化液壓油就是其中一種，它是用90～95%的水與礦物油等添加物混合攪拌乳化而成，這種油的粘性和壓縮性等物理特性與水的差別不大。卻比水的防鏽性和潤滑性好，具有抗燃性和價格低廉的優點，但是由於粘度低和潤滑性差，故只在一定範圍內得到應用。

最近除研究廉價的高水基液壓油外，國外還對粘度隨電場強度變化的電粘性油在液壓裝置中韻應用進行研究，在數十KV/cm的電場強度下．單相液體的粘度可增加百分之幾十；膠質溶液的粘度可增加幾十倍。利用這種效應，可製成沒有可移動的固體件的流量控制閥，實現流量及方向控制。 ^[1]