[其他]用于強化沸騰傳熱的金屬多孔表面金屬管的制法

無效

• 申請號: 85100996
• 申請日: 1985-04-01
• 公開（公告）號: CN85100996A
• 公開（公告）日: 1986-08-06
• 發明（設計）人: 申傳文;馬龍銘;楊書敏;白爾儀
• 申請（專利權）人: 化工部北京化工研究院
• 主分類號: B22F7/04
• 分類號: B22F7/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本項發明是關于用于強化沸騰傳熱的金屬多孔表面金屬管的制法。

任何能量在使用過程中都有一個傳遞與轉換過程，同時伴隨有一定的能量損耗與能級損失，因而提高用能效率及充分回收現有企業中的余熱和廢熱是節約能源，解決能源短缺的關鍵。為了達到這個目的，必須采用高效緊湊的換熱設備，以提高傳熱系數和降低有效溫差及流體阻力，從而減少設備投資和功率消耗。這些都需要研究改進現有傳熱設備的性能及探求新的強化傳熱的方法。

殼管式換熱器是化工、石油、冶金、動力和低溫等工業裝置中最廣泛使用的一種換熱設備，它結構簡單易于制造，成本低，適應性強，處理能力大。但普通殼管式換熱器傳熱性能差，因而改進其性能，提高傳熱系數，減少有效傳熱溫差，減少傳熱面積，節約金屬用量，降低能量消耗，是節能的重要措施。近幾年開發成功的金屬多孔表面管顯示出如下的特性：

（1）顯著地強化了沸騰放熱，當熱負荷q為25000～30000千卡/米²·時，多孔表面的沸騰放熱系數約為光滑表面的5～8倍。

（2）能在很小的溫差（0.6～1℃）下維持沸騰，從而大大減少了傳熱的不可逆損失。

（3）多孔表面管的臨界熱負荷比普通光管高約1.8倍。

（4）沸騰液體在多孔表面的孔隙中具有高的循環速度，每蒸發一公斤液體就有8～9公斤液體進入孔隙間循環，循環倍數為8～9倍，因而多孔表面有一定的抗污能力。

（5）多孔表面具有高度的毛細管特性，保證壁面有足夠的潤濕，以防止由熱斑或局部干燥引起的局部結垢或產生聚合物沉積。

（6）多孔表面的高沸騰放熱系數保證了壁溫十分接近液體主流的溫度。這對于熱敏性物料的沸騰特別重要，因為在高溫下容易產生聚合或分介。

綜上所述，金屬多孔表面不但提高了液體沸騰的放熱系數，減少了沸騰溫差，提高了臨界熱負荷，而且具有高的抗垢能力，可以在各種苛刻的條件下強化沸騰傳熱。

目前金屬多孔表面管的制法主要有以下幾種：

1.燒結法：據USP3，384，154，其制法是使用適當的粘合劑，將銅粉顆粒粘接在銅管的表面，然后升高溫度，粘合劑分解而蒸發，使銅 粉粒子燒結在一起，燒結溫度以840～850℃為宜。此加工方法雖然多孔層孔隙率較高，為40～60%，但工序多，能耗大，加工成本貴，在高溫下銅材容易被退火變形。

又據USP????3，607，369，其制法是將金屬鋁粉、低熔點金屬粉和鋁合金粉以及助熔劑與液體有機載體調成糊狀物，涂敷于清凈過的金屬鋁表面上;在300°F以下加熱脫有機載體，然后在惰性氣氛中，在950～1200°F加熱，使涂糊料在金屬鋁表面形成鋁多孔層。多孔層應薄于0.125吋，以便酸洗。此法雖然能夠加工出多孔鋁表面，但加工工藝復雜，成本高，有三廢污染。

2.機械加工法：據USP????3，696，861，其制法是采用特殊設計的刀具在銅管表面直接加工成凸起的鋸齒狀翅片，然后再使翅片彎曲，因而在翅片下面形成許多小孔隙，并且在小孔隙的上面和銅管的外表面相通。該加工方法雖然加工簡單，成本較低，但由于是機械加工，因而多孔層的孔隙率僅有30～35%，并且孔徑大，在表面張力較小的介質中使用效果不顯著。

3.電鍍法：據USP 4，018，264，其制法是將含H₂SO₄35克/升，CuSO₄280克/升，銅粉120克/升和粘合劑0.035克/升的混合物，以25升/分的速度循環，在一旋轉的銅管陰極上進行電鍍，銅管的轉速為30轉/分，電流密度為25安/厘米²，電鍍時間20分鐘，得到0.4毫米厚的多孔銅鍍層。USP 4，129，181，提出了另一種電鍍法，即在一根管子外表面上包一層聚氨酯泡沫塑料，然后在其上面鍍銅，銅粉通過聚氨酯的小微孔進入管外壁，形成多孔層，再在300～500℃分解，將聚氨酯除去。形成的孔隙率為40～55%，但孔徑較小，因而對表面張力較大的介質使用效果不顯著，并且加工工序復雜，投資和能耗均較大。