年美国的乔治格罗佛(GeorgeGrover)发明了热管，至今热管技术仍是人类发明热传导的最好技术。虽然近来纳米石墨及石墨烯技术成为“网红”，但是其传热能力仍无法与热管相比。

热管技术已经发明了近60年，其主要工业应用，也只有工业换热器及电子散热器领域应用。由于芯片等电子器件的高散热要求，才将热管技术带入到电子散热领域。

现有的电子散热应用中，最多使用热管技术的是手机等移动设备，99%的销售的手机使用热管技术；其次９０％的笔记本电脑使用了热管技术，主要是利用了热管可以高效快速的进行热量的传递，将ＣＰＵ的热能通过热管，快速的传递到翅片部位进行散热，同样在其他的电子产品领域，也逐渐采用热管技术。

作为主体的传热技术，热管已经成为手机等电子器件热管理的主要材料，近年发明的纳米石墨及石墨烯，也是作为“配角”，仅作为界面材料被应用。因而，“热管加石墨”成为移动设备电子散热的主导技术。年，已经成为了手机行业的散热的标配。

既然热管技术代表了人类的最高的传热水平，为何没有广泛地应用于能源的传输和交换呢？

煤、石油、天然气，为人类提供了能源的来源，将以上储存的能源，以热能的方式进行释放，就是人类使用能源的方式。

电力被人类发明来进行传输，既可以传输热能，也可以传输信息。

能源的使用的方式，就需要采用热能的方式。既然热管是人类发明的最好的传热、换热技术，但是热管发明了60年，也仅仅在有限的热能交换以及电子散热领域进行使用。其主要的原因在于，乔治格罗佛(GeorgeGrover)发明的热管技术，存在很多的技术缺陷，因而也无法使用热管组合成为能源互联网，来完成热能的传输、控制、使用。

我们把乔治格罗佛(GeorgeGrover)发明的热管技术，称为第一代热管技术，第一代热管是如何实现高效的传热呢？

热管基本上由三部分组成：壳体、传热工作介质、导热芯组成；

壳体：通常为金属，在电子散热领域，通过使用铜管；

传热工作介质：液体的工作介质，通常为纯净水；

导液芯：在壳体内部设置的器件，促进液体的流动；

第一代热管的传热原理：气液相变原理；

液体的工作介质吸收热能后成为气体，气体在壳体内进行流动，流动到壳体的冷凝端，释放热量成为液体，液体再回到蒸发端，从而实现循环传热。

因而，热管的传热是工作介质采用液体相变为气体的相变传热。

工业领域应用的热管换热器

电子散热（手机、电脑等电子器件）使用的热管

电子散热（手机、电脑等电子器件）使用的散热板式热管

以上基本是第一代热管工业应用的使用方式。

因而，第一代热管的主要技术限制为：

1、壳体单一：壳体基本为一个金属管，在工业领域应用的是碳钢管，在电子散热领域是铜管。

2、腔体单一：热管的腔体是工作介质可以运动的空间，对于管状物体，就是金属管内壁组成的空间。

3、无法连接：由于热管生产过程需要对腔体进行抽真空，因而热管是一个密封的腔体，外部的空气无法进入到腔体内。因而热管的使用，主要是单个热管或多个热管的并联放置，因而无法进行热管的连接传热。

5、无法长距离传输：由于热管无法连接，因而无法使用热管进行长距离的传热。

6、无法控制：由于热管腔体是密闭的，液体和气体在腔体内的流动是无法控制的，因而只能按照设计的标准状态进行换热。

7、应用方式的限制：由于热管是液气相变传热，液体需要回流到蒸发端，因而热管的使用限制在于热管的使用位置必须提供液体回流的重力场，否则液体无法回流到蒸发端，从而无法实现循环的传热。这是很多设计人员的误区，因而有些设计的热管方案，由于没有考虑到此技术问题，因而热管无法正常使用。

8、安全及爆炸的危险：在持续给热管加热，但是热管的冷凝端不能将热能释放时，由于热管内部的气体持续的温度增加，造成热管内的压力持续增加，当腔体内部的压力，高于壳体可以承载的压力时，热管将产生爆炸。有研究热管的“大侠”，没有考虑热管内部的压力，因而发生热管爆炸，造成炸掉胳臂，更有人可能失去生命。

由于第一代热管存在以上的问题，因而热管自被发明以来，仅仅在工业换热器及电子散热领域进行应用，还没有进入到核心的能源领域进行应用。因而，第一代热管技术的缺陷和应用限制，使得热管技术只能在少数的工业领域进行应用。

这就是如同发明计算机初期，仅仅可以独立的运行，无法进行连接成为网络。因而，需要更进一步的发明，使得热管也可以如同计算机一样，可以连接和组合成为热能的互联网，从而可以真正的使用热管技术，来完成能源的直接传输。

40年（年-年）后，中国的李建民发明了第二代及第三代热管，克服了第一代热管的技术缺陷，实现了可以用热管来组成热能互联网。

第二代热管及第三代热管，由工作介质、结构（壳体结构、腔体结构）、功能、生产方法等核心专利技术组成。

第二代、第三代热管的结构特征为：

1、结构的发明：通过壳体结构、腔体结构的发明，使得热管可以连接和组网，可以将热管连接成为一个热管网络，从而使的热管由单体的有限的应用，发展到可以组合为热能互联网的应用。

与传输信息的计算机互联网相对应，可以实现能源以热能的方式进行传输。

2、传热工作介质：由第一代的单质或简单混合，发展到混合物及化合物以及流态化、多相化、超临界化组成的工作介质。

3、生产方式：由传统的抽真空法、热排法生产第一代热管，发明了冷排法、福在热管生产方法（热网法）等生产方法，实现了第二代及第三代热管的生产。

4、实现的整体的功能：

第一代热管：可实现小于%的效率传输热能；其结构单一，只能为管状等单一结构的腔体。因而也称为单体热管。

第二代热管及第三代热管：在传输热能的过程中，不仅没有热能的损耗，还可以实现超过%效能的实现热能的传输。

第二代热管主要由混合物工作介质及化合物工作介质组成，其结构为可连接、整体、曲面等壳体及腔体组成，与计算机的联网相比，采用以上的工作介质及结构，可以实现局域的连接，因而第二代热管，也称为局网热管。

第三代热管由流态化、多相化、超临界化等工作介质组成，热管的结构为网络联通腔体、网络可连接腔体组成的复杂热管，实现了系统的网络连通，可以对热能进行大规模、长距离、大数量的传输及控制，因而也成为全网热管。

局网热管及全网热管都可以实现热超导（没有损耗地传递热能）及热增能（增加热能的传输热能）。

因而第一代热管为单体热管，第二代热管为局网热管，第三代为全网热管。

这些技术的主要的专利如下，有兴趣的人可以先预习一下，我们将在后期为大家讲解。

下面是由李建民发明的第二、三代热管的主要专利：

1、工作介质专利（五个）

CN.3流态化传热的强化传热方法及流态化多相传热工作介质

CN.8流态化多相强化传热方法及传热介质

CN48829.9超临界流体的流态化强化传热方法及其传热工作介质和应用

CN48831.6一种超临界相变强化传热方法及其传热介质及应用

CN48828.4一种超超临界强化流体传热方法及传热介质

2、结构专利（十个）

CN.3热管式导热元件（热管的可连接和可控制）年

CN.8一种通用可连接热管散热器年

CN.3通用热交换组件年

CN.9热管式散热器（整体热管）

CN22243.1曲面热管散热器及其应用方法

CN21804.6曲面热管

CN40587.5复杂热管热控制器及其制造方法和应用

CN40586.0复杂热管及其制造方法

CN22450.7自主流体控制系统及其方法和应用

CN48247.0太阳花整体热管散热器

3、生产制造方法及设备（七个）

CN40586.0复杂热管及其制造方法

CN200522307.2冷排法传热元件制造方法及其传热元件和应用

CN200521448.2热管器件制造设备及其应用

CN48835.4一种多相热驱动传热元件及其工作介质灌装方法

CN48833.5一种单相热驱动传热元件及其工作介质灌装方法

CN.0一种用于蓄热器换热器的热管再生系统及可再生热管

CN.9一种可再生热管