[發明專利]一種通孔金屬泡沫多孔螺紋管

有效

• 申請號: 201010246223.8
• 申請日: 2010-08-05
• 公開（公告）號: CN101929821A
• 公開（公告）日: 2010-12-29
• 發明（設計）人: 屈治國;高懷斌;盧天健;陶文銓
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: F28F1/08
• 分類號: F28F1/08
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陸萬壽

技術領域

本發明涉及一種高效雙側強化換熱管，具體涉及一種通孔金屬泡沫多孔螺紋管。

背景技術

現有的強化傳熱的技術中，針對單相對流換熱，其熱阻主要集中在層流底層，強化傳熱的主要方式是設法降低層流底層厚度和增加其紊流度；針對有相變的沸騰傳熱，增強其傳熱的主要方法是增加沸騰換熱的汽化核心以及增加氣泡生成和脫離的速率。

在提高換熱器的換熱性能方面，國內外的專家學者作了大量的分析，主要研究方向是提高傳熱系數。增強傳熱可通過增加傳熱面積實現，在設備尺寸不變的情況下，增加傳熱面積主要通過增加肋片并合理布置實現。由于金屬泡沫獨特的性能，傳熱效率高、比表面積大、密度小的優點，可以顯著增加換熱面積，減少反應熱損失。

專利200610104597.x提出了一種套管式金屬泡沫換熱器，通過填充一定孔隙率、孔密度的金屬泡沫增加換熱表面，提高換熱效率。但是，管內全部填充金屬泡沫會使整個系統阻力增加，此外連續厚度的金屬泡沫層的存在使得沸騰換熱時氣泡不能及時逃逸，降低換熱效率。

發明內容

本發明的目的在于提供一種空調、制冷及化工等領域用的能夠充分發揮螺紋管的強制對流作用，降低層流底層的厚度，增加流體的紊流度，又充分利用多孔泡沫增加汽化核心，降低沸騰過熱度，阻力小具有強化傳熱優點的通孔金屬泡沫多孔螺紋管。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：包括金屬圓管以及在該金屬圓管內周壁上形成的內螺紋通孔金屬泡沫，在金屬圓管的外周壁上還形成有外螺紋通孔金屬泡沫。

本發明的金屬圓管內周壁上的內螺紋通孔金屬泡沫的凸出端所在位置與金屬圓管外周壁上的外螺紋金屬通孔泡沫的凹進端所在位置相對應，而金屬圓管內周壁上的內螺紋通孔金屬泡沫的凹進端所在位置與圓管的外周壁上的外螺紋通孔金屬泡沫凸出端所在的位置相對應；金屬圓管內外周壁上形成的內螺紋通孔金屬泡沫和外螺紋通孔金屬泡沫均為5～20度的橫向螺紋，且螺旋升角相反；內螺紋通孔金屬泡沫和外螺紋通孔金屬泡沫其螺旋泡沫肋高為0.1mm～3.0mm，寬度為0.1mm～2.0mm，凹槽的寬度均為0.1mm～3.0mm；內螺紋通孔金屬泡沫和外螺紋通孔金屬泡沫的肋頂角為25～45度；內螺紋通孔金屬泡沫和外螺紋通孔金屬泡沫的孔隙率為30～95％，孔徑為0.05～3.0mm；金屬圓管內外表面的通孔金屬泡沫焊接在金屬圓管的內外表面，然后在通孔金屬泡沫上加工形成螺紋通孔金屬泡沫；金屬圓管的材料為銅、鋁或不銹鋼，所述的內、外螺紋通孔金屬泡沫材料與金屬圓管的材料相同。

本發明采用多孔泡沫螺紋管既克服了螺紋管在核態沸騰傳熱效果不顯著的弱點，又充分發揮了螺紋管的強制對流作用，降低了層流底層的厚度，增加了流體的紊流度；又充分利用多孔泡沫增加汽化核心，降低沸騰過熱度，強化傳熱的優點，同時適當厚度的螺旋型的泡沫層表面工質的流動阻力增加也不是很顯著。

附圖說明

圖1是本發明多孔泡沫螺紋管的結構示意圖；

圖2是圖1的局部放大圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步詳細說明。

傳統的管式換熱器一般由換熱管、增強換熱元件和輔助換熱裝置組成，其中增強換熱元件可以布置在換熱管內和/或管外，如布置在換熱管外的鋁箔、翅片，布置在換熱管內的擾流芯子，都可以增強換熱。作為換熱元件，金屬泡沫高導熱系數、高比表面積的獨特性能使得換熱器的換熱效率大大提高。

參見圖1，2，本發明包括銅管1以及焊接在銅管1內外表面的孔隙率為30～95％，孔徑為0.05～3.0mm的銅通孔金屬泡沫，然后在銅管1內外表面的通孔金屬泡沫上加工形成螺紋泡沫，即在銅管1內周壁上形成的內螺紋泡沫2，在銅管1的外周壁上還形成有外螺紋通孔金屬泡沫3；所述的銅管內周壁上的內螺紋通孔金屬泡沫2的凸出端所在位置與銅管的外周壁上的外螺紋通孔金屬泡沫3的凹進端所在位置相對應，而銅管內周壁上的內螺紋通孔金屬泡沫2的凹進端所在位置與銅管的外周壁上的外螺紋通孔金屬泡沫3凸出端所在的位置相對應，銅管內外周壁上形成的內螺紋通孔金屬泡沫2和外螺紋通孔金屬泡沫3均為5～20度的橫向螺紋，且螺旋升角相反；內螺紋通孔金屬泡沫2和外螺紋通孔金屬泡沫3的螺旋泡沫肋高為0.1mm～3.0mm，寬度為0.1mm～2.0mm，凹槽的寬度均為0.1mm～3.0mm；內螺紋通孔金屬泡沫2和外螺紋通孔金屬泡沫3的肋頂角為25～45度。管子具體尺寸視使用工況而定。本發明將多孔介質和螺紋管有機的結合在一起，充分利用該兩種管子強化傳熱的優點，增強了單相及相變流動傳熱，增強了換熱效果。

本發明的泡沫螺紋管既使得管內流體發生旋轉，產生強烈的二次流，沸騰換熱時，金屬泡沫多孔表面使得汽化核心增加，產生氣泡數目增加，產生的氣泡可通過螺旋型的凹槽得以及時脫離、逃逸，從而使核態沸騰換熱系數提高，降低了沸騰過熱度，沸騰起始點過熱度僅有2攝氏度左右。內壁內螺紋泡沫凸出端所在位置與管外周壁上的外螺紋泡沫的凹進端所在位置相對應，可以提高傳熱管兩側流體換熱導熱熱阻的均勻性。因此，所發明的傳熱管換熱效率高，可以廣泛應用于多種單相對流傳熱或沸騰相變傳熱的工業領域。