[發明專利]一種重力熱管式金屬泡沫平板換熱器

無效

• 申請號: 201310524794.7
• 申請日: 2013-10-31
• 公開（公告）號: CN103528410A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 徐會金;黃善波;段欣悅;王富強;徐明海
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: F28D15/02
• 分類號: F28D15/02
• 代理公司: 哈爾濱市偉晨專利代理事務所(普通合伙) 23209
• 代理人: 張偉

技術領域

?本發明涉及一種平板換熱器，具體涉及一種重力熱管式金屬泡沫平板換熱器。

背景技術

中國石油大學（華東）曾對金屬泡沫內流動和換熱特點進行了深入研究，指出其具有高通透性(孔隙率通常>85%)、很大的換熱比表面積、高導熱性能、良好的流體混合能力，是一種良好的強化傳熱材料(見[文獻1]?[文獻1:?Xu?HJ,?Qu?ZG,?Tao?WQ.?Thermal?transport?analysis?in?parallel-plate?channel?filled?with?open-celled?metallic?foams.?International?Communications?in?Heat?and?Mass?Transfer,?2011,?38(7):?868-873])，而其良好力學性能和輕質的特點，使得金屬泡沫適于做具有良好可設計性的換熱裝置，如換熱器、散熱器、重整器、熱管吸液芯、電子器件溫控裝置等。[文獻2][文獻2:?Lu?W,?Zhao?CY,?Tassou?SA.?Thermal?analysis?on?metal-foam?filled?heat?exchangers.?Part?I:?Metal-foam?filled?pipes.?International?Journal?of?Heat?and?Mass?Transfer,?2006,?49(15-16):?2751-2761]的研究結果表明，金屬泡沫通道的換熱性能遠優于光通道。在換熱器領域，金屬泡沫的換熱性能優于帶肋片的換熱器(見[文獻3]?[文獻3?:?Zhao?CY,?Lu?W,?Tassou?SA.?Thermal?analysis?on?metal-foam?filled?heat?exchangers.?Part?II:?Tube?heat?exchangers[J].?International?Journal?of?Heat?and?Mass?Transfer,?2006,?49(15-16):2762-2770])。?[文獻4]?[文獻4:趙長穎，杜艷平，李增耀。一種套管式金屬泡沫換熱器，專利申請號：200610104597.X]曾經提出了一種滿填充金屬泡沫套管式換熱器。需要指出的是，發明申請人在其博士論文中[文獻5]?[文獻5:?徐會金.?金屬泡沫內局部非熱平衡傳熱特性研究.?博士論文，西安交通大學，2013年]對金屬泡沫套管換熱器進行了整場數值模擬，發現金屬泡沫換熱器的具有優良的換熱性能和較為均勻的溫度場，但是金屬泡沫換熱器的壓降極大，甚至超出了一般工程應用可接受的范圍，只有在高孔隙率時其壓降才較低。然而，在壓降較低的高孔隙率情況下，由于泡沫導熱能力變差，因此換熱器效能相對較小。

發明內容

本發明為了解決現有的換熱器隔板兩側流體溫差大，換熱器效能差的問題，進而提供一種重力熱管式金屬泡沫平板換熱器。

本發明為了解決上述技術問題所采取的技術方案是：

本發明所述一種重力熱管式金屬泡沫平板換熱器包括隔板、金屬泡沫、多個重力熱管、頂板、底板和兩個側板；

所述頂板、底板和兩個側板圍合形成矩形框架結構，隔板設置在頂板與底板之間，隔板、頂板和底板均水平設置，隔板的前后側面連接在兩個側板上，隔板與頂板之間形成低溫流體通道，隔板與底板之間形成高溫流體通道，低溫流體通道和高溫流體通道內均燒結有金屬泡沫，隔板上開設有多個安裝孔，重力熱管垂直于隔板設置，重力熱管的中段焊接在安裝孔上，重力熱管的冷凝端位于低溫流體通道內，重力熱管的蒸發端位于高溫流體通道內，低溫流體通道內溫度高于高溫流體通道內溫度。

優選的：所述金屬泡沫的材料為銅泡沫、鋁泡沫、鎳泡沫、鐵泡沫、銅合金泡沫、鋁合金泡沫或鎳合金泡沫。

優選的：所述頂板、底板和兩個側板的外壁上均包裹有絕熱材料。

優選的：所述絕熱材料為泡沫石棉、硅酸鋁纖維絕熱材料、聚乙烯泡沫保溫棉、聚苯乙烯泡沫保溫棉或酚醛泡沫保溫棉。

優選的：所述頂板、底板和兩個側板均為絕熱板。

優選的：隔板至頂板的距離與隔板至底板的距離相等。如此設置，隔板兩側流體的溫度差更小。

優選的：所述多個重力熱管矩形陣列排布。如此設置，隔板兩側流體的溫度差更小。

優選的：所述多個重力熱管的布置形式為多行排布，且相鄰兩行交錯設置。如此設置，隔板兩側流體的溫度差更小。

本發明與現有技術相比具有以下效果：