[發明專利]一種表面親水改性的強化傳熱傳質管

有效

• 申請號: 202210185637.7
• 申請日: 2022-02-28
• 公開（公告）號: CN114993096B
• 公開（公告）日: 2023-10-13
• 發明（設計）人: 王玉璋;蔣將軍;張晴;李蛟
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: F28F1/40
• 分類號: F28F1/40;F28F13/00;F28F21/08
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 宣慧蘭

本發明涉及一種表面親水改性的強化傳熱傳質管，包括金屬基管、第一親水環和第二親水環，金屬基管與第一親水環和第二親水環緊密貼合，第一親水環和第二親水環依次交替套設在金屬基管外側，第一親水環和第二親水環的結構均為多孔金屬圓環。與現有技術相比，本發明具有提高水在換熱管外表面的延展性并延長了水的附著時間，解決了傳統換熱管有效濕化面積不足的缺陷，可以滿足高壓空氣在管內后冷并在管外濕化的要求；同時建立外部環狀肋片結構增強氣流擾動，進一步強化空氣濕化過程，提高傳熱傳質效果等優點。

技術領域

本發明涉及高壓空氣濕化技術領域，尤其是涉及一種表面親水改性的強化傳熱傳質管。

背景技術

換熱管是換熱器的核心元件，其性能直接影響到換熱器的性能和應用。傳統的金屬換熱管表面不具備吸水性，水在換熱管外表面的延展性差，附著時間短，導致濕化傳質面積遠小于換熱管外表面積，且水蒸發效果不佳，導致管式換熱器難以同時承擔高壓空氣后冷和濕化任務，因此傳統的濕空氣透平循環(Humid Air Turbine Cycle，HAT循環)一般需要采用分體式后冷器和濕化器，才能達到空氣的后冷以及濕化要求。而分體式后冷器和濕化器不僅體積大，還均有較大的容積慣性和熱慣性，大大降低了循環的調節靈活性。

多孔金屬材料是一種在金屬骨架里分布有大量孔洞的新型金屬材料，其孔徑可實現從毫米量級到微米甚至納米量級的躍變，且其微結構具有良好的可設計性，可根據不同的需求在制備前對其微細結構進行優化設計。與普通金屬材料相比，多孔金屬材料的物理特性主要體現在質輕、易加工等方面，而其功能特性則體現在吸聲、電磁屏蔽、沖擊緩沖、載體等方面。且由于多孔金屬材料具有導熱系數高、比表面積大、毛細力大等優點，使其在傳熱傳質學領域也受到廣泛關注與研究。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的換熱管表面吸水性差、濕化效果不佳的缺陷而提供一種表面親水改性的強化傳熱傳質管，具有傳熱性能好、濕化傳質面積大的優點。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種表面親水改性的強化傳熱傳質管，包括金屬基管、第一親水環和第二親水環，所述金屬基管與第一親水環和第二親水環緊密貼合，所述第一親水環和第二親水環依次交替套設在金屬基管外側，所述第一親水環和第二親水環的結構均為多孔金屬圓環。

所述金屬基管具體為金屬換熱管。

進一步地，所述金屬換熱管優選為圓形截面金屬換熱管，所述金屬換熱管內壁設有內肋片或內槽道，強化管內對流換熱。

所述金屬基管的材質為防銹蝕金屬。

進一步地，所述第一親水環和第二親水環的材質與金屬基管的材質相同。

所述第一親水環和第二親水環所用多孔金屬的孔隙率的范圍為60％～90％。

進一步地，所述第一親水環和第二親水環所用多孔金屬的孔隙率優選為漸變孔隙率結構，通過控制孔隙率的梯度，既增強親水環根部的持液能力，強化后冷過程，同時也提高親水環頂部的毛細力，增大親水環的有效濕化面積。

所述第一親水環的壁厚小于第二親水環的壁厚。

進一步地，所述第一親水環的壁厚的范圍如下所示：

0.25b≤h₁≤b

其中，h₁為第一親水環的壁厚，b為金屬基管的壁厚。

進一步地，所述第二親水環的壁厚的范圍如下所示：

0.25do≤h₂≤do

其中，h₂為第二親水環的壁厚，do為金屬基管的外徑。

進一步地，所述第一親水環的長度的范圍如下所示：