[發(fā)明專(zhuān)利]基于親疏水表面組合的變節(jié)距螺旋紐帶強(qiáng)化換熱管

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810434311.7
• 申請(qǐng)日: 2018-05-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108981441A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王瑄;張澤坤;孫雨鑫;姜霄揚(yáng);周兆華;高繼慧
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): F28F1/36
• 分類(lèi)號(hào): F28F1/36;F28F13/04
• 代理公司: 哈爾濱東方專(zhuān)利事務(wù)所 23118
• 代理人: 陳曉光

基于親疏水表面組合的變節(jié)距螺旋紐帶強(qiáng)化換熱管。在如今的換熱管的表面改性中，往往只是對(duì)換熱管表面進(jìn)行不同形狀的探索，很少考慮將其與疏水或親水材料組合使用。本發(fā)明組成包括換熱管（1），所述的換熱管外表面纏繞有金屬制成的螺旋紐帶（2），所述的螺旋紐帶的螺距是變化的，從換熱管的進(jìn)氣側(cè)至出氣側(cè)，螺旋紐帶的螺距由小變大；所述的換熱管外表面附有超疏水材料，螺旋紐帶的外表面附有親水材料。本發(fā)明應(yīng)用于乏汽余熱的高效回收。

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種基于親疏水表面組合的變節(jié)距螺旋紐帶強(qiáng)化換熱管。

背景技術(shù)：

在乏汽余熱回收過(guò)程中，汽化潛熱的回收十分重要。但水蒸氣冷凝時(shí)，在換熱表面形成的液膜會(huì)阻礙傳熱，降低換熱效果。目前熱門(mén)采用的形式如槽型豎壁結(jié)構(gòu)，液滴通過(guò)表面向槽內(nèi)聚集，最終受重力作用流下；以及花瓣形的翅片結(jié)構(gòu)，通過(guò)翅片表面的一定弧度，從而利用冷凝液的表面張力作用，使冷凝液從翅頂流向翅根，來(lái)實(shí)現(xiàn)液膜厚度的降低。但以往的這些形式，只是一定程度優(yōu)化，并沒(méi)有從根本上解決液膜形成帶來(lái)的問(wèn)題，反而使換熱管表面的結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，增加了加工和制造的成本。

在如今的換熱管的表面改性中，往往只是對(duì)換熱管表面進(jìn)行不同形狀的探索，很少考慮將其與疏水或親水材料組合使用。在通入乏汽的過(guò)程中，換熱管表面往往會(huì)產(chǎn)生傳熱效率較低的膜狀凝結(jié)，而且隨著蒸汽通入量的增加，水膜會(huì)逐漸加厚，導(dǎo)致傳熱效率大大降低。目前換熱器大多是通過(guò)改變表面形狀從而進(jìn)行換熱效果的增強(qiáng)，所以如今使用的換熱器往往以下缺點(diǎn):

(1)在保證原有換熱管結(jié)構(gòu)參數(shù)不變的情況下，只有通過(guò)在部分壁面進(jìn)行加厚，才可以實(shí)現(xiàn)壁面?zhèn)鳠崦娣e的增加，但是在乏汽經(jīng)過(guò)換熱表面后，乏汽中可凝性氣體的含量逐漸降低，加厚的壁面相當(dāng)于增大了不凝性氣體對(duì)流傳熱時(shí)的熱阻，最終會(huì)導(dǎo)致?lián)Q熱器表面凝結(jié)換熱的效果越來(lái)越差。

（2）在乏汽不斷通入的過(guò)程中，換熱層表面會(huì)出現(xiàn)越來(lái)越厚的水膜，結(jié)果無(wú)法排走，就會(huì)導(dǎo)致?lián)Q熱系數(shù)不斷下降，最終使傳熱效率不斷降低。

（3）普通換熱器的表面從未考慮過(guò)進(jìn)行疏水或親水的改性。

發(fā)明內(nèi)容：

一種基于親疏水表面組合的變節(jié)距螺旋紐帶強(qiáng)化換熱管，其組成包括：換熱管，所述的換熱管外表面纏繞有金屬制成的螺旋紐帶，所述的螺旋紐帶的螺距是變化的，從換熱管的進(jìn)氣側(cè)至出氣側(cè)，螺旋紐帶的螺距由小變大；所述的換熱管外表面附有超疏水材料，螺旋紐帶的外表面附有親水材料。

所述的基于親疏水表面組合的變節(jié)距螺旋紐帶強(qiáng)化換熱管，所述的螺旋紐帶緊密貼合在所述的換熱管外表面，所述的螺旋紐帶的表面具有一組凸起，所述的凸起是三棱柱型。

上述基于親疏水表面組合的變節(jié)距螺旋紐帶強(qiáng)化換熱管的換熱方法，根據(jù)乏汽的水蒸氣含量不同，在水蒸氣含量高的換熱管區(qū)位，螺旋紐帶的螺距小，螺旋紐帶的螺紋數(shù)目大，在水蒸氣含量低的換熱管區(qū)位，螺旋紐帶的螺距大，螺旋紐帶的螺紋數(shù)目??；

在換熱管的乏汽通入端，乏汽中水蒸氣含量高，由于在螺旋紐帶表面涂有親水材料，水蒸氣在螺旋紐帶表面凝結(jié)成水滴，并被螺旋紐帶引流導(dǎo)走，從而在初始段水蒸氣含量高的情況加強(qiáng)凝結(jié)換熱；換熱管上涂有超疏水材料，使得水蒸氣在換熱管表面進(jìn)行的是滴狀凝結(jié)，而超疏水材料本身的滾動(dòng)角較小，在重力及親水材料的影響下，使凝結(jié)的液滴逐漸向親水端的螺旋紐帶靠攏，最終被螺旋紐帶捕獲，并沿著螺旋線的方向，逐漸下流；

隨著乏汽中水蒸氣含量下降，螺距值逐漸增加，換熱管表面的螺紋數(shù)目越來(lái)越稀疏，使得換熱管外表面大面積與乏汽直接接觸，從而在其他不易發(fā)生氣體凝結(jié)的情況下，加強(qiáng)對(duì)流換熱。

所述的基于親疏水表面組合的變節(jié)距螺旋紐帶強(qiáng)化換熱管的換熱方法，螺旋紐帶表面的凸起降低了親水材料表面的水膜厚度，從而提高換熱系數(shù)，強(qiáng)化換熱的效果。

本發(fā)明的有益效果：