[發明專利]一種高效液氮換熱器的換熱管及換熱器

在審

• 申請號: 202010736775.0
• 申請日: 2020-07-28
• 公開（公告）號: CN111811315A
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發明（設計）人: 徐維泰;張鵬;程誠
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: F28F13/00
• 分類號: F28F13/00;F28F13/04;F28F13/18;F28F21/08;B24B1/00;C25D11/34;C25F3/24
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 顧艷哲

1.一種高效液氮換熱器的換熱管，包括換熱管本體，其特征在于，所述換熱管本體的外表面設置疏水層，所述換熱管本體的內表面設置薄熱阻層。

2.根據權利要求1所述的一種高效液氮換熱器的換熱管，其特征在于，所述的薄熱阻層為Teflon涂層，所述的薄熱阻層的厚度在微米級別。

3.根據權利要求2所述的一種高效液氮換熱器的換熱管，其特征在于，所述的薄熱阻層通過以下方法涂覆在所述換熱管本體的內表面：

(1)將換熱管內表面打磨處理，再依次用丙酮、無水乙醇和蒸餾水超聲清洗去除油污，氮氣吹干待用；

(2)向換熱管內灌入Teflon并旋轉，待涂層均勻；

(3)進行烘烤，之后自然冷卻到室溫，則內部涂層制備完成。

4.根據權利要求3所述的一種高效液氮換熱器的換熱管，其特征在于，步驟(3)中所述烘烤流程具體為：以10℃/min的升溫速率先升溫至150℃后保持溫度恒定10min，再升溫至200℃后保持15min，最后到340℃后保持15min后停止。

5.根據權利要求1所述的一種高效液氮換熱器的換熱管，其特征在于，所述的疏水層為陽極氧化膜。

6.根據權利要求5所述的一種高效液氮換熱器的換熱管，其特征在于，所述的疏水層通過以下方法涂覆在所述換熱管本體的外表面：

(1)配置硫酸和磷酸混合酸性溶液以待電拋光使用，將氟化銨、水和乙二醇組成的電解液體系待陽極氧化使用；

(2)將換熱管的外表面先進行機械拋光再依次用丙酮、無水乙醇和蒸餾水超聲清洗去除油污，氮氣吹干待用；

(3)將換熱管豎直浸入步驟(1)配置的酸性溶液中，換熱管作為陽極，碳筒為陰極，將碳筒套在換熱管外，進行電拋光處理，之后用蒸餾水沖洗，氮氣吹干；

(4)將換熱管豎直插入步驟(1)配置的電解液體系中，換熱管作為陽極，碳筒為陰極，將碳筒套在換熱管外，通過磁力攪拌保持試樣表面溫度均勻，進行陽極氧化處理，之后用蒸餾水沖洗，氮氣吹干，則陽極氧化膜制備完成。

7.根據權利要求6所述的一種高效液氮換熱器的換熱管，其特征在于，步驟(1)中的硫酸和磷酸混合酸性溶液中，磷酸質量分數為85％，硫酸質量分數為98％，電解液體系中氟化銨為0.125～0.250mol/L，水濃度為0.05～0.80mol/L。

8.根據權利要求6所述的一種高效液氮換熱器的換熱管，其特征在于，步驟(3)中的電拋光的工況為：溫度保持50℃，電流大小為0.25A/cm²，拋光時間為20min；步驟(4)中的陽極氧化工況為：溫度保持在20℃，氧化電壓50V，氧化時間60min。

9.一種高效液氮換熱器，包括殼體(1)、管箱法蘭(2)、接管法蘭(3)、換熱管(4)、凸性封頭(6)、封頭管箱(7)、活動鞍座(8)，所述接管法蘭(3)設于所述殼體(1)的上部或下部，所述換熱管(4)設于所述殼體(1)的內部；所述凸性封頭(6)設于所述封頭管箱(7)的端部，所述封頭管箱(7)通過所述管箱法蘭(2)連接于所述殼體(1)的兩端，其特征在于，所述換熱管(4)采用如權利要求1-8任一項所述的換熱管。

10.根據權利要求9所述的一種高效液氮換熱器，其特征在于，

所述的換熱管(4)和所述的殼體(1)材質均為316L不銹鋼；

所述殼體(1)上部的接管法蘭為液氮進口，下部的接管法蘭為氮氣出口，所述液氮進口和所述氮氣出口位于所述殼體的同一側；

所述殼體(1)中間設置分程隔板(10)，用于對液氮進行分程；

所述殼體內設置有折流板(5)，用于對進入殼體的氣體進行折流；

所述換熱器還設置有放氣口或排液口(9)，用于排放殼體中冷凝的液體或多余的氣體。