[發明專利]一種管殼式換熱器及其制造方法

無效

• 申請號: 201010182212.8
• 申請日: 2010-05-25
• 公開（公告）號: CN101839664A
• 公開（公告）日: 2010-09-22
• 發明（設計）人: 周照耀;曹文炅;何毅
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: F28F1/42
• 分類號: F28F1/42;B22F3/11
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 盛佩珍

技術領域

本發明涉及一種換熱器，尤其是一種管殼式換熱器及其制造方法。

背景技術

換熱器設計是力求獲得高的傳熱效率，提高換熱面積，減小換熱器的體積，質量以及動力損耗。以至使換熱器的工作環境的限制最少。

為了提高換熱器的換熱系數，科技工作者們從表面結構強化、填充物擾動強化、振動強化等方面開展了研究。目前，強化傳熱管有：螺旋槽紋管、橫紋管、螺紋管、縮放管、旋流管、螺旋扁管、內翅片管和外翅片管等。管內填充物主要是：螺旋線、螺旋片、紐帶、錯開紐帶、靜態混合器、交叉鋸齒帶、球體內插件和絲網內插件。其中，內翅片管和外翅片管應用最廣泛，工業上常用的外翅片管主要有兩種形式：一是纏繞式翅片管。它是在銅管外側繞銅帶形成翅片，再釬焊成一體。纏繞翅片的內側形成波紋狀褶皺。翅片越高，褶皺起伏越大。褶皺的存在不僅使翅片節距難以減小，而且當氣流橫掠翅片管時產生很大的流動阻力。加上釬焊的難度和復雜的制作工藝，使纏繞式翅片管的應用受到很大限制。二是疊片式翅片管，它的翅片通常是用銅片或鋁片經模具沖壓成形。一張翅片上可以多達數十甚至數百個沖孔，孔口翻邊，翻邊的高度決定了翅片管上翅片的節距。沖孔套入銅管并經脹管處理后，銅管與翅片間可形成過盈連接，因而接觸熱阻較小。疊片式翅片管的優點是換熱面積大，管束單元整齊美觀、剛性好，氣流流動阻力小，但一種規格的翅片只能適應一定范圍的換熱工況。如果要能較好地適應不同的換熱條件，就必須改變翅片的規格(管徑、管心距、孔數及翅片節距等)，重新制作翅片的沖模，但翅片沖模的制作成本高，周期長。這對于從事多品種、小批量或者單件生產的換熱器生產企業來說，經濟效益較差。多管結構的翅片單元最能體現疊片式翅片管的特點，但多管的單元結構也造成設計條件改變時管束排列調整的不便，往往造成換熱器體積過大，換熱效率低下。因此，疊片式翅片管換熱器比較適合針對產品設計翅片、批量生產的定型產品。此外，在長期過盈應力的作用下，翅片沖孔不整齊的邊緣可能出現裂口并逐漸擴大，最終使翅片松動，換熱失效；經脹管處理的管內壁過分光滑，使管內流體不易形成紊流，對換熱不利。而且翅片管只能做成內翅片或外翅片，無法同時內、外都加工出翅片，這也限制了翅片管整體熱效率的進一步提高。因此，傳統換熱器在提高換熱效率的同時難以保證其制造維護方便。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足之處，提供一種結構簡單合理、換熱效率高、換熱均勻同時制造維護方便的一種管殼式換熱器及其制造方法。

為了達到上述目的，本發明的主要技術方案如下：

一種管殼式換熱器，包括殼體和殼體內若干換熱管組成，所述殼體上設有一種流體的進口和出口，所述若干換熱管設有共同的另一種流體的進口和出口，其特征在于：殼體與換熱管之間、換熱管內裝有金屬粉末燒結而成的多孔結構材料。

一種管殼式換熱器的制造方法，其特征在于：所述填裝在殼體與換熱管之間、換熱管內的多孔結構材料是通過分別填充不同或相同的金屬粉末之后燒結而成，是先將換熱管內填充金屬粉末后燒結，再將燒結后具有多孔結構的換熱管裝入殼體，最后在殼體與換熱管之間填充金屬粉末后再燒結。

所述填充用金屬粉末為銅粉、鋁粉、不銹鋼粉末中的任意一種。

所述填充用金屬粉末的相對密度為0.5～0.7。

所述填充用金屬粉末為銅粉，其最佳工藝條件為：在保護性氣氛中加熱到攝氏750～850度，燒結90～150分鐘。

所述填充用金屬粉末為鋁粉，其最佳工藝條件為：在保護性氣氛中加熱到攝氏480～580度，燒結90～150分鐘。

所述填充用金屬粉末為不銹鋼粉末，其最佳工藝條件為：在保護性氣氛中加熱到攝氏1050～1150度，燒結120～180分鐘。