[發(fā)明專利]板式換熱器用高通量換熱板

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310118629.1
• 申請(qǐng)日: 2013-04-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103175431A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-06-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 欒輝寶;王崧;夏曉宇;張永貴;李培麟;張世程
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七一一研究所
• 主分類號(hào): F28F3/02
• 分類號(hào): F28F3/02
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心 11120
• 代理人: 郭德忠;高燕燕

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于換熱技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種換熱板，特別涉及一種板式換熱器用高通量換熱板。

背景技術(shù)

板式換熱器具有傳熱效率高，結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于化工、制冷、食品和醫(yī)藥等生產(chǎn)流程中。近年來(lái)，隨著研究的深入，板式換熱器從單純地應(yīng)用于單相工況向有蒸發(fā)或冷凝的復(fù)雜工況拓展開(kāi)來(lái)。傳統(tǒng)的可拆式板式換熱器設(shè)計(jì)壓力通常小于2.5MPa，設(shè)計(jì)溫度小于350℃，適用于低溫低壓的場(chǎng)合。為了克服壓力與溫度使用范圍的限制，近年來(lái)，可拆全焊接板式換熱器（專利CN202057215），板殼式換熱器（專利CN202018225）成為板式換熱器的新型式。這兩種換熱器的板片之間的密封方式均采用焊接方式，而不是采用傳統(tǒng)可拆式板式換熱器中的墊片形式，進(jìn)而可以用于高溫高壓的場(chǎng)合。以板殼式換熱器為例，其設(shè)計(jì)壓力最高可以到20MPa，設(shè)計(jì)溫度最高可以到900℃。

隨著各類板式換熱器的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣，如何進(jìn)一步提高板式換熱器的效率，也逐漸成為研究熱點(diǎn)。板式換熱器通常采用波紋板片，波紋板片對(duì)于強(qiáng)化單相對(duì)流換熱是非常有效的。然而當(dāng)板式換熱器用于蒸發(fā)場(chǎng)合時(shí)，波紋結(jié)構(gòu)仍是一種宏觀結(jié)構(gòu)，對(duì)于強(qiáng)化沸騰相變換熱的作用非常有限。所以，如何提高板式換熱器波紋板片的蒸發(fā)換熱系數(shù)仍然是一個(gè)亟待解決的課題。

多孔表面的制造方法有好多種，但是主要可以分為兩大類，即多孔覆蓋表面和開(kāi)孔多孔表面，多孔覆蓋表面即在換熱表面上加一層多孔覆蓋物，作為覆蓋層的材料可以是銅、鋁、不銹鋼或其它合金，制造方法大致有燒結(jié)金屬粉末法、火焰噴涂法、電鍍法和覆蓋金屬絲網(wǎng)法等。開(kāi)孔多孔表面即在換熱表面上加工出所需的內(nèi)凹穴，加工方法大致有機(jī)械加工法，電化學(xué)腐蝕法及激光加工法。相關(guān)研究表明，燒結(jié)型多孔表面的傳熱效果最好。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，設(shè)計(jì)一種板式換熱器用高通量換熱板，該換熱板可以提高蒸發(fā)換熱系數(shù)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是設(shè)計(jì)一種板式換熱器用高通量換熱板，包括板材基體和金屬粉末，所述金屬粉末粘接在板材基體上通過(guò)燒結(jié)形成板式換熱器用高通量換熱板。

所述板材基體的表面為波紋型結(jié)構(gòu)。

所述金屬粉末燒結(jié)在板材基體上形成的金屬粉末層。

所述金屬粉末層為泡沫結(jié)構(gòu)。

金屬粉末層的厚度為0.1～0.5毫米，金屬粉末層的孔隙率為30%～80%，金屬粉末層孔隙孔的當(dāng)量直徑10～200微米。

所述金屬粉末通過(guò)黏結(jié)劑粘接在板材基體上。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：本發(fā)明采用的高通量板是在常規(guī)的波紋板片表面均勻地涂上一層黏結(jié)劑，再覆以一定數(shù)目的金屬粉末。然后在充有保護(hù)氣體的爐子中升溫，將金屬粉末燒結(jié)到板子上。

本發(fā)明的原理：高通量板強(qiáng)化沸騰換熱的原理闡述如下。流體流過(guò)高通量板表面，換熱主要對(duì)流和蒸發(fā)兩種方式。金屬顆粒層內(nèi)部有內(nèi)部對(duì)流和毛細(xì)蒸發(fā)，外部有外部蒸發(fā)和外部對(duì)流。燒結(jié)型泡沫表面內(nèi)部孔隙單元之間的結(jié)構(gòu)和形狀都為強(qiáng)化換熱提供了有利條件，高體積比擴(kuò)大了固體和液體的接觸面積，氣體和液體可以順利流過(guò)金屬泡沫，固體結(jié)構(gòu)的擾動(dòng)增強(qiáng)了換熱，內(nèi)部的空間為相變蓄熱材料提供了儲(chǔ)能場(chǎng)所，孔穴交叉點(diǎn)為相變換熱提供了很好的氣化核心生成點(diǎn)，孔穴之間的毛細(xì)作用又為液體的補(bǔ)充提供了便利，促使固液之間、氣液之間的換熱得到加強(qiáng)。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果在于：本發(fā)明的結(jié)構(gòu)具有板材基體不易被料液所腐蝕的優(yōu)點(diǎn)。由于所述板材基體的表面為波紋型結(jié)構(gòu)，可以增加本發(fā)明的強(qiáng)度。由于所述金屬粉末燒結(jié)在板材基體上形成的金屬粉末層，所述金屬粉末層為泡沫結(jié)構(gòu)，可以強(qiáng)化相變換熱。由于所述金屬粉末通過(guò)黏結(jié)劑粘接在板材基體上，通過(guò)高溫爐進(jìn)行燒結(jié)，冷卻后得到產(chǎn)品，可以便于本發(fā)明的制造加工。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明換熱板的橫截面圖；

圖2是本發(fā)明換熱板的強(qiáng)化傳熱機(jī)理。

其中，1-板材基體；2-金屬粉末；3-金屬粉末層。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步描述，以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來(lái)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

如圖1至圖2所示，本發(fā)明具體實(shí)施的技術(shù)方案是：一種板式換熱器用高通量換熱板，包括板材基體1和金屬粉末2，所述金屬粉末2粘接在板材基體1上通過(guò)燒結(jié)形成板式換熱器用高通量換熱板。

所述板材基體1的表面為波紋型結(jié)構(gòu)。

所述金屬粉末2燒結(jié)在板材基體1上形成的金屬粉末層3。

所述金屬粉末層3為泡沫結(jié)構(gòu)。