[發明專利]一種兼具親水性和疏水性的梯度多孔結構換熱管及其制造工藝

在審

• 申請號: 202111136051.3
• 申請日: 2021-09-27
• 公開（公告）號: CN113739616A
• 公開（公告）日: 2021-12-03
• 發明（設計）人: 陳正明
• 申請（專利權）人: 無錫市志成生化工程裝備有限公司
• 主分類號: F28F1/12
• 分類號: F28F1/12;F28F13/18
• 代理公司: 無錫中瑞知識產權代理有限公司 32259
• 代理人: 楊一雷

本發明涉及一種兼具親水性和疏水性的梯度多孔結構換熱管，基管的外壁固設燒結層，燒結層由頂端金屬多孔層及至少一層親水金屬多孔層組成，親水金屬多孔層相互層疊設置，親水金屬多孔層由若干個親水金屬顆粒組成，親水金屬顆粒的粒徑由下往上依次遞增，親水金屬顆粒的外壁包覆親水性薄膜；頂端金屬多孔層固定設置親水金屬多孔層的頂端面，頂端金屬多孔層由若干個親水區和若干個疏水區錯落布置組成，親水區和疏水區均由若干個頂端金屬顆粒呈孔隙結構排布組成，頂端金屬顆粒的粒徑大于親水金屬顆粒的粒徑，親水區內的頂端金屬顆粒的外壁包覆親水性薄膜，疏水區內的頂端金屬顆粒的外壁包覆疏水性薄膜。

技術領域

本發明涉及換熱管領域，尤其涉及一種兼具親水性和疏水性的梯度多孔結構換熱管及其制造工藝。

背景技術

隨著管殼式換熱器在強化傳熱方向的深入發展，使用高通量換熱管的高通量換熱器應運而生，益于高通量換熱管的使用，相比于采用光滑換熱管的傳統換熱器，高通量換熱器有較高的熱通量。

高通量換熱管一種外表面或內表面具有金屬多孔層的換熱管，高通量換熱管能實現低溫差下的高效傳熱，有利于實現能源的梯級利用，提高能源利用率，減少廢熱排放。高通量換熱管根據金屬多孔層的制造工藝分主要分類有燒結型、熱噴涂型、機加工型以及電化學腐蝕型。其中，燒結型高通量換熱管由于表面多孔換熱管性能更好，更能在低過熱度下獲得高熱通量，具有良好的阻垢性能。

燒結型高通量換熱管是在換熱管內壁或外壁上通過燒結法形成單層或多層金屬多孔層，依次來提高換熱管的換熱效率。通常燒結多孔管的表面換熱能力是光滑管3～10倍。換熱管內外壁面上的金屬多孔層具有較高的毛細抽吸力并且改善了徑向熱阻，使其在強化傳熱方面的應用更具優勢。

制備燒結多孔層的材料對于燒結多孔管的換熱性能有著不小的影響，但燒結多孔層能強化換熱管換熱能力的根本，在于其孔隙率與毛細抽吸力。通常燒結多孔層采用不規則金屬粉末顆粒進行燒結，表面會形成大小不一的孔隙，對于強化傳熱是有利因素。但不規則顆粒的燒結很難把握孔隙率大小，造成燒結后的金屬多孔層的換熱性能不盡相同。同時，對于沸騰傳熱，小顆粒金屬粉末燒結出的金屬多孔層孔隙多，有利于產生更多的氣泡，但孔隙小，液體流動性差，氣泡附著力強；大顆粒金屬粉末燒結出的金屬多孔層孔隙大，液體流動性好，有利于氣泡快速脫離，但孔隙少，產生的氣泡少。

發明內容

本申請人針對上述現有生產技術中的缺點，提供一種兼具親水性和疏水性的梯度多孔結構換熱管及其制造工藝，使用本發明后，能夠得到一種同時具備親水性和疏水性的梯度多孔結構換熱管，在增加表面傳熱面積的同時，加強換熱介質在換熱管內的流動傳輸能力，保證表面氣泡快速脫離，加強沸騰傳熱的能力。

本發明所采用的技術方案如下：

一種兼具親水性和疏水性的梯度多孔結構換熱管，包括光滑的基管，所述基管的外壁固定設置燒結層，所述燒結層由一層頂端金屬多孔層及至少一層的親水金屬多孔層層疊組成，所述至少一層親水金屬多孔層相互層疊設置在基管外壁上，每層所述親水金屬多孔層均由若干個形狀規則的親水金屬顆粒呈孔隙結構排布組成，各層親水金屬多孔層中的所述親水金屬顆粒材質相同，親水金屬顆粒的粒徑隨著層數由下往上依次遞增，親水金屬顆粒的外壁包覆親水性薄膜；所述頂端金屬多孔層固定設置在最上層親水金屬多孔層的頂端面，所述頂端金屬多孔層由若干個親水區和若干個平面呈規則形狀的疏水區錯落布置組成，所述親水區和疏水區均由若干個規則的頂端金屬顆粒呈孔隙結構排布組成，所述頂端金屬顆粒的粒徑大于親水金屬顆粒的粒徑，所述親水區內的頂端金屬顆粒的外壁包覆親水性薄膜，所述疏水區內的頂端金屬顆粒的外壁包覆疏水性薄膜。

進一步地，所述親水金屬顆粒、頂端金屬顆粒的粒徑范圍均為44～200μm。

進一步地，每層金屬多孔層的厚度為該層親水金屬顆粒粒徑的2～3倍，頂端金屬多孔層的厚度為頂端金屬顆粒的2～3倍。