[發明專利]多孔表面U型換熱管

無效

• 申請號: 200810040663.0
• 申請日: 2008-07-17
• 公開（公告）號: CN101329146A
• 公開（公告）日: 2008-12-24
• 發明（設計）人: 徐宏;曹洪海;王學生;劉京雷;張莉;侯峰;惠兵;樊釗
• 申請（專利權）人: 華東理工大學;無錫化工裝備總廠
• 主分類號: F28F1/00
• 分類號: F28F1/00;F28F13/00
• 代理公司: 上海順華專利代理有限責任公司
• 代理人: 談順法

技術領域

本發明涉及一種用于石油、化工、冶金等工業領域中的管殼式換熱器中換熱管，尤其涉及一種U型管式換熱器中換熱管。

背景技術：

換熱器廣泛應用于化工、化肥、煉油、動力、建筑、食品等工業部門。傳統的管殼式換熱器用管通常采用光滑管，這類換熱管傳熱效率低。由于多孔管在多孔表面人為提供了大量的毛細孔穴，為沸騰傳熱提供了大量的汽化核心，和光滑表面相比，多孔表面上汽泡發射頻率高，活化孔數多，汽泡躍離直徑大。因此，表面多孔管具有良好的沸騰傳熱本領，其傳熱系數可以達到相同光滑管的5～15倍，在很小的溫差下維持沸騰，并且具有良好的抗結垢性能。采用U型管制作的換熱器主要優點在于管束可以自由伸縮，不會因管殼之間的溫差而產生熱應力，熱補償性能好；管程為雙管程，流程較長，流速較高，傳熱性能較好，承壓能力強，管束可從殼體內抽出，便于檢修和清洗，且結構簡單，造價便宜。熱交換用多孔管及其制造方法(200610139226.5)、一種表面多孔管的低溫燒結方法(03116481.1)、多孔管(02291429.3)、熱交換器用多孔管及熱交換器用多孔管的擴管方法(200480033028.X)、扁平多孔管以及熱交換器(200580029119.0)等專利提出了幾種多孔管的樣式及成型方法，但這些專利均未涉及多孔表面U型管的成型方法，本發明主要應用于優點顯著的U型管換熱器中的換熱管。

發明內容

本發明的目的是克服傳統的換熱管傳熱效率低的缺點，發明一種強化沸騰傳熱的換熱管，以提高換熱器的傳熱效率，降低現有換熱器的運行能耗和設備投資。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種多孔表面U形換熱管，其特征在于，所述的換熱管1為U形，包括基管2以及附著在基管2表面的多孔層3；換熱管1外徑為Φ10mm～Φ57mm，換熱管表面多孔層3厚度為0.1～0.5mm，孔隙率為30％～60％，U形換熱管1彎管段的最小彎曲半徑R_min不小于換熱管外徑的2倍；換熱管1的兩個端部為光滑表面，光滑表面的長度L≤300mm。

上述基管的材質可以是碳鋼、合金鋼、不銹鋼和銅合金中的一種。

換熱管的多孔表面可以通過機床在換熱管基體外表面上直接加工形成，也可以在換熱管基體外表面上高溫燒結或高溫噴涂一層金屬粉末而形成，金屬粉末可以是鐵基粉末和銅基粉末。

生產中可根據實際布管需要在彎管機上制取不同彎曲半徑的表面多空U型換熱管，并根據換熱器管板的厚度確定L的尺寸。生產中，換熱管表面多孔層3厚度為0.1～0.5mm，基管厚度根據不同規格的管材，其厚度0.5～10mm不等。

有益效果

1、沸騰傳熱的效率取決于換熱表面上汽化核心數目，多孔表面換熱管比光滑表面換熱管換熱表面上更容易產生氣泡核心，多孔表面換熱管可有效強化沸騰傳熱，與光滑表面換熱管相比，管外沸騰傳熱系數提高5～15倍。

2、本發明用于U型管式管殼式換熱器中的換熱管，U型管式換熱器的主要優點在于管束可以自由伸縮，不會因管殼之間的溫差而產生熱應力，熱補償性能好；管程為雙管程，流程較長，流速較高，傳熱性能較好，承壓能力強，管束可從殼體內抽出，便于檢修和清洗，且結構簡單，造價便宜。

附圖說明

圖1多孔表面U形換熱管示意圖，其中：1-U形換熱管，2-基管，3-多孔層，I-2，3在圖2中的放大圖，R_min-換熱管的最小彎曲半徑，L-端部光滑表面的長度。

圖2為圖1中I處多孔表面換熱管局部放大圖(剖視圖)。其中：2-基管，3-多孔層，本圖中基管和多孔層厚度為非比例放大。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發明做進一步闡述。

實施例：

(一)多孔表面U型換熱管的制備

1、燒結法

(1)備料

選擇金屬換熱管，管長不限，管子先進行拋光處理，然后進行噴砂處理，增加表面的粗糙度及粉末與基體的結合強度，然后進行除油處理。選擇100～300目數的金屬粉末。

(2)燒結多孔管

在基體金屬表面均勻地涂上一層粘結劑溶液，再覆以一定目數的青銅粉末，當粘結劑溶液風干后，將其放置于燒結爐內，在氮氣氣保護下加熱至金屬粉末表面有熔化趨勢，恒溫20min左右，使粘結劑分解揮發，金屬粉末燒結成一體并燒結在基體上，這樣就在金屬基體表面形成一層多孔金屬覆蓋層。

由此制得的換熱管表面多孔層3(如附圖2所示)厚度為0.2～0.3mm，孔隙率為50％～60％。兩端光滑表面長度L為150mm。

(3)彎管