[發明專利]有微米孔的金屬骨架和納米骨架的管式換熱器及制造方法

有效

• 申請號: 201410188853.2
• 申請日: 2014-05-07
• 公開（公告）號: CN103940261A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: 文力
• 申請（專利權）人: 文力
• 主分類號: F28D7/00
• 分類號: F28D7/00;F28F13/18
• 代理公司: 成都立信專利事務所有限公司 51100
• 代理人: 江曉萍

技術領域：

本發明涉及大比表面積換熱器及制造方法，特別涉及在換熱器的換熱金屬基板制作具有微米孔的金屬骨架及納米骨架而實現強化傳熱的管式換熱器及制造方法。

背景技術：

目前換熱器不管是板式換熱器或管式換熱器，要增加換熱效率，其主要技術措施是在換熱器的金屬熱交換板，管壁要實現強化傳熱，在換熱器換熱基板材料確定后，要實現強化傳熱，增大傳熱面積和提高傳熱系數是最重要的技術措施。大量的強化傳熱技術都是圍繞在換熱金屬板面或管壁面上用機械加工的方法去增加傳熱面積，比如在換熱板面上制作凹凸紋路，制作鱗片，制作矩形等柱形微觀結構，制作粗糙表面等來擴展換熱面積，這些機械加工方法得到的表面積與光壁面比僅是幾倍表面積的增加，即使采用池沸騰也稱大容量沸騰的強化傳熱原理和實驗方法來驗證，換熱效率也僅是1～2倍的增加，也有在管內插網狀物或將傳熱管表面制成多孔狀，使介質換熱時氣泡核心的數量大幅度增加從而提高傳熱系數的報道，提高傳熱效率也不過是1～2倍。

發明內容：

????本發明的目的是為了克服以上不足，提供一種能大大提高傳熱效率和節約材料，降低成本的有微米孔的金屬骨架和納米骨架的管式換熱器。本發明的另一個目的是為了提供這種管式換熱器的制造方法。

本發明的目的是這樣來實現的：

本發明有微米孔的金屬骨架和納米骨架的管式換熱器，換熱金屬管管壁的至少一面上有一層與換熱金屬板的光壁面結構不同的具有微米孔的金屬骨架結構層，具有微米孔的金屬骨架結構層上布滿納米金屬和/或陶瓷骨架，具有微米孔的金屬骨架結構層和具有納米金屬和/或陶瓷骨架的總表面積比換熱金屬板光壁面至少增加10倍。

上述的具有微米孔的金屬骨架結構層是泡沫金屬材料制成。

上述的具有微米孔的金屬骨架結構層是燒結金屬纖維網材料制成。

上述的具有微米孔的金屬骨架結構層是燒結金屬編織網材料制成。

上述的換熱金屬管管壁面與具有微米孔的金屬骨架結構層之間在換熱金屬管管壁上沉積有一層至少有防腐蝕性能或增加金屬骨架熔結連接性能或增加熱傳導性能或改變基板材料與微米孔結構層材料等同性能的涂層。

上述的具有微米孔的金屬骨架結構層及納米金屬和/或陶瓷骨架與熱冷交換流體介質接觸的表面上涂覆有一層疏水性低表面能的涂層。

上述的具有微米孔的金屬骨架與換熱金屬管管壁面之間有便于熱冷交換流體介質流動的間隙，該間隙為0.1毫米～1毫米。

上述的換熱金屬管管壁縱向斷面為增大換熱面積而增加管壁周長的異型管。

上述的的換熱金屬管管壁遠離具有微米孔的金屬骨架結構層另一面上固定有擴大表面積用于熱交換的翹片結構。

本發明有微米孔的金屬骨架和納米骨架的管式換熱器的制造方法，該制造方法是首先在片狀或帶狀金屬板的至少一面上制造具有微米孔金屬骨架結構層，其次是在具有微米孔的金屬骨架上結構層上制取納米金屬和/或陶瓷骨架，再將具有微米孔的金屬骨架結構層及其上具有納米金屬和/或陶瓷骨架的片狀或帶狀金屬材料裁切、焊制或制作為管式換熱器。

上述的方法中是在熱交換的換熱金屬板面上直接制作具有微米孔的金屬骨架結構層，然后在具有微米孔的金屬骨架結構層上制作納米金屬和/或陶瓷骨架，用微米孔的金屬骨架結構層及其上具有的納米金屬和/或陶瓷骨架的片狀或帶材金屬材料縱向裁切，帶材縱向卷管對對接合縫焊接成為管式換熱器。

上述的方法中是將具有微米孔的泡沫金屬材料或具有微米孔的燒結金屬纖維網或具有微米孔的燒結編織金屬絲網作為具有微米孔的金屬骨架結構層，然后在具有微米孔的金屬骨架結構層上制作具有納米金屬和/或陶瓷骨架，再將具有微米孔的金屬骨架結構層和納米金屬和/或陶瓷骨架與換熱金屬板面采用焊接熔焊覆合在一起，再將此片狀或帶狀金屬材料縱向裁切，對板材或帶材縱向成管對對接合縫焊接成為管式換熱器。

上述的方法中是將具有微米孔的泡沫金屬材料或具有微米孔的燒結金屬纖維網或具有微米孔的燒結編織金屬絲網的作為具有微米孔的金屬骨架，與管式換熱器換熱金屬板面熔焊在一起，然后在此結構層上制作納米金屬和/或陶瓷骨架，用此具有微米孔的金屬骨架結構層及其上具有納米金屬和/或陶瓷骨架的片狀或帶狀金屬材料經縱向裁切，對板材或帶材縱向成管對對接合縫焊接成管式換熱器。

上述的方法中金屬骨架結構層與換熱金屬板金屬管管壁之間的焊接是用電子束或激光束或高頻焊接或接觸焊方法中的至少一種，對其點焊接或條形焊。