[實用新型]一種多層泡沫金屬管殼式換熱器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200920104250.4
• 申請日: 2009-08-13
• 公開（公告）號: CN201748825U
• 公開（公告）日: 2011-02-16
• 發(fā)明（設計）人: 崔海亭;郭彥書;郝福剛
• 申請（專利權）人: 河北科技大學
• 主分類號: F28D7/00
• 分類號: F28D7/00;F28F1/42
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及一種廣泛用于工業(yè)設備的管殼式換熱器，具體涉及一種多層泡沫金屬管殼式換熱器。?

背景技術

管殼式換熱器廣泛應用于化工、石油、制冷、核能和動力等工業(yè)領域，其用量占全部換熱器用量的70％。由于世界性的能源危機，為了降低能耗，工業(yè)生產中對換熱器的需求量越來越多，對換熱器的質量要求也越來越高。近幾十年來，隨著緊湊式換熱器(板式、板翅式、壓焊板式換熱器等)、熱管式換熱器、直接接觸式換熱器等換熱器的發(fā)展，管殼式換熱器面臨著挑戰(zhàn)，在某些場合，管殼式換熱器已被一些新型的換熱器所取代。但由于管殼式換熱器具有高度的可靠性和廣泛的適應性，是其它高效換熱器所不能替代的，它的產量至今仍占統(tǒng)治地位。為了提高管殼式換熱器的換熱能力，目前常用的強化方法是采用各種形式的強化管或管外采取改變支撐結構來進行，但增加了流體流動阻力，加大了制造成本。因此急需尋求一種更有效的強化傳熱方式，以提高管殼式換熱器的傳熱效率，降低換熱器的體積、材料用量和制造成本。?

泡沫金屬作為一種單位體積內的表面積很大(可達2000-10000m²/m³)、密度小(是固體材料的2％-25％)的多孔材料，它的應用可提供一種新的解決方案。泡沫金屬是由剛性骨架和內部孔洞組成的，具有優(yōu)異的物理性能和良好機械性能的新型材料。它具有很大比表面積和良好的流通性能，使得流體從泡沫金屬中通過時有著極大的熱交換面積，而且金屬材料良好的導熱性能使得溫度更能均勻地分布，因此泡沫金屬是一種優(yōu)良的強化傳熱材料。在管殼式換熱器管內外設置泡沫金屬可以有效增大換熱管的換熱面積，強化管內外傳熱。?

經(jīng)對現(xiàn)有技術的文獻檢索發(fā)現(xiàn)，目前用泡沫金屬材料實現(xiàn)換熱器強化已有相關專利，如申請?zhí)枮?00610104597.X、名稱為“一種套管式金屬泡沫換熱器”的專利和申請?zhí)枮?00810033289.1、名稱為“內襯泡沫金屬換熱器”的專利，主要針對套管式換熱器，并且泡沫金屬與換熱管的連接方式都是通過金屬粉末燒結、電鍍或熔模澆注(滲流)等方法覆蓋在內管內表面以及外管與內管之間的區(qū)域上，上述加工方法加工要求高，難度大，且對于管殼式換熱器，需要的換熱管子根數(shù)多、直徑大，如果采用上述方法，不僅會耗費大量的工時，影響產?品的生產周期而且生產成本高，影響在市場的推廣應用。根據(jù)市場調研得知，目前市場上主要泡沫金屬產品的厚度受生產工藝的影響都在1-10mm內，這一缺陷限制了泡沫金屬在大直徑換熱管中的應用，雖然市場上也出現(xiàn)了超厚泡沫金屬，最大厚度達到70mm，但是超厚泡沫金屬不僅造價高昂，也不能滿足大直徑換熱管的需要。?

針對上述換熱器制造過程中的缺點和困難，本發(fā)明提供了一種多層泡沫金屬管殼式換熱器，其泡沫金屬材料采用連續(xù)化帶狀泡沫金屬材料卷制而成泡沫金屬芯材，解決了泡沫金屬厚度對于其應用范圍的限制，降低了制造成本。所提供的多層泡沫金屬芯材可根據(jù)管殼式換熱器殼體和換熱管的尺寸進行卷制。?

發(fā)明內容

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術的上述不足，提供一種多層泡沫金屬管殼式換熱器，使其通過管內、管外填充泡沫金屬的方式，提高管內、管外換熱系數(shù)，大幅度擴展傳熱面積，解決現(xiàn)有設備換熱效率低、體積大、金屬耗量多的問題。?

本發(fā)明是通過以下技術方案來實現(xiàn)的，本發(fā)明包括：換熱器殼體、換熱管和泡沫金屬芯材，泡沫金屬芯材填充在換熱管外側和管內側，并起到支撐作用，省去了傳統(tǒng)管殼式換熱器的折流板，泡沫金屬芯材內部有供氣體或液體介質流動的孔洞。?

所述的換熱器殼體可以由鋼、鈦、鋁、石墨、搪瓷或其他材料制成。?

所述的換熱管的材料可以是鋼、銅、鋁等金屬材料或石墨、工程塑料等非金屬材料。換熱管的形狀可以是光管或強化管，強化管可以是螺旋槽紋管、橫紋槽管、旋流管、波紋管、螺旋扁管等其他形式的強化管。管的直徑范圍5mm-76mm，管壁厚0.2mm-6mm，多根規(guī)格相同的換熱管成正方形或正三角形平行分布。?

所述的泡沫金屬芯材采用生產工藝成熟、價格低廉的連續(xù)化帶狀泡沫金屬材料制作，根據(jù)換熱介質的種類和換熱管的尺寸選擇泡沫金屬的基材材質、標稱孔數(shù)和厚度，卷制不同層數(shù)的連續(xù)化帶狀泡沫金屬芯材，泡沫金屬材料為泡沫鎳、泡沫銅、泡沫鋁、泡沫不銹鋼、泡沫鎳合金、泡沫銅合金或其他金屬，孔徑為0.05mm-6mm。?