專利名稱：多孔表面u型換熱管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于石油、化工、冶金等工業(yè)領(lǐng)域中的管殼式換熱器中換熱管，尤
其涉及一種u型管式換熱器中換熱管。
背景技術(shù)：
換熱器廣泛應(yīng)用于化工、化肥、煉油、動力、建筑、食品等工業(yè)部門。傳統(tǒng)的管殼 式換熱器用管通常采用光滑管，這類換熱管傳熱效率低。由于多孔管在多孔表面人為提 供了大量的毛細(xì)孔穴，為沸騰傳熱提供了大量的汽化核心，和光滑表面相比，多孔表面 上汽泡發(fā)射頻率高，活化孔數(shù)多，汽泡躍離直徑大。因此，表面多孔管具有良好的沸騰
傳熱本領(lǐng)，其傳熱系數(shù)可以達(dá)到相同光滑管的5 15倍，在很小的溫差下維持沸騰，并且 具有良好的抗結(jié)垢性能。采用U型管制作的換熱器主要優(yōu)點(diǎn)在于管束可以自由伸縮，不 會因管殼之間的溫差而產(chǎn)生熱應(yīng)力，熱補(bǔ)償性能好；管程為雙管程，流程較長，流速較 高，傳熱性能較好，承壓能力強(qiáng)，管束可從殼體內(nèi)抽出，便于檢修和清洗，且結(jié)構(gòu)簡單， 造價便宜。熱交換用多孔管及其制造方法(200610139226.5)、 一種表面多孔管的低溫?zé)?結(jié)方法(03116481.1)、多孔管(02291429.3)、熱交換器用多孔管及熱交換器用多孔管 的擴(kuò)管方法(200480033028.X)、扁平多孔管以及熱交換器(200580029119.0)等專利提 出了幾種多孔管的樣式及成型方法，但這些專利均未涉及多孔表面U型管的成型方法， 本發(fā)明主要應(yīng)用于優(yōu)點(diǎn)顯著的U型管換熱器中的換熱管。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服傳統(tǒng)的換熱管傳熱效率低的缺點(diǎn)，發(fā)明一種強(qiáng)化沸騰傳熱的換 熱管，以提高換熱器的傳熱效率，降低現(xiàn)有換熱器的運(yùn)行能耗和設(shè)備投資。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
一種多孔表面U形換熱管，其特征在于，所述的換熱管1為U形，包括基管2以 及附著在基管2表面的多孔層3;換熱管1外徑為010mm 0)57mm，換熱管表面多孔 層3厚度為0.1 0.5mm，孔隙率為30% 60%， U形換熱管1彎管段的最小彎曲半徑 Rmin不小于換熱管外徑的2倍；換熱管1的兩個端部為光滑表面，光滑表面的長度 兇00mm。
上述基管的材質(zhì)可以是碳鋼、合金鋼、不銹鋼和銅合金中的一種。換熱管的多孔表面可以通過機(jī)床在換熱管基體外表面上直接加工形成，也可以在換 熱管基體外表面上高溫?zé)Y(jié)或高溫噴涂一層金屬粉末而形成，金屬粉末可以是鐵基粉末 和銅基粉末。生產(chǎn)中可根據(jù)實(shí)際布管需要在彎管機(jī)上制取不同彎曲半徑的表面多空U型換熱管， 并根據(jù)換熱器管板的厚度確定L的尺寸。生產(chǎn)中，換熱管表面多孔層3厚度為0.1 0. 5mra，基管厚度根據(jù)不同規(guī)格的管材，其厚度0.5 10mm不等。有益效果1、 沸騰傳熱的效率取決于換熱表面上汽化核心數(shù)目，多孔表面換熱管比光滑表面 換熱管換熱表面上更容易產(chǎn)生氣泡核心，多孔表面換熱管可有效強(qiáng)化沸騰傳熱，與光滑 表面換熱管相比，管外沸騰傳熱系數(shù)提高5 15倍。2、 本發(fā)明用于U型管式管殼式換熱器中的換熱管，U型管式換熱器的主要優(yōu)點(diǎn)在 于管束可以自由伸縮，不會因管殼之間的溫差而產(chǎn)生熱應(yīng)力，熱補(bǔ)償性能好；管程為雙 管程，流程較長，流速較高，傳熱性能較好，承壓能力強(qiáng)，管束可從殼體內(nèi)抽出，便于 檢修和清洗，且結(jié)構(gòu)簡單，造價便宜。


圖1多孔表面U形換熱管示意圖，其中1一U形換熱管，2_基管，3 —多孔層，1-2， 3在圖2中的放大圖，Rmm-換熱管的最小彎曲半徑，L一端部光滑表面的長度。圖2為圖1中I處多孔表面換熱管局部放大圖(剖視圖)。其中2—基管，3 —多 孔層，本圖中基管和多孔層厚度為非比例放大。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明做進(jìn)一步闡述。 實(shí)施例(一)多孔表面u型換熱管的制備1、 燒結(jié)法 (1)備料選擇金屬換熱管，管長不限，管子先進(jìn)行拋光處理，然后進(jìn)行噴砂處理，增加表面的粗糙度及粉末與基體的結(jié)合強(qiáng)度，然后進(jìn)行除油處理。選擇100 300目數(shù)的金屬粉末。(2) 燒結(jié)多孔管在基體金屬表面均勻地涂上一層粘結(jié)劑溶液，再覆以一定目數(shù)的青銅粉末，當(dāng)粘結(jié) 劑溶液風(fēng)干后，將其放置于燒結(jié)爐內(nèi)，在氮?dú)鈿獗Ｗo(hù)下加熱至金屬粉末表面有熔化趨勢， 恒溫20min左右，使粘結(jié)劑分解揮發(fā)，金屬粉末燒結(jié)成一體并燒結(jié)在基體上，這樣就在 金屬基體表面形成一層多孔金屬覆蓋層。由此制得的換熱管表面多孔層3 (如附圖2所示)厚度為0.2 0.3mm，孔隙率為 50% 60%。兩端光滑表面長度L為150mm。(3) 彎管對燒結(jié)好后的多孔管進(jìn)行彎管處理，彎管所用設(shè)備為常用彎管機(jī)，彎管最小半徑 R皿n為50mm。若彎管半徑太小，將造成彎管處表面多孔層的脫落及彎管處基層結(jié)構(gòu)的 破壞。2、 噴涂法采用特殊的火焰噴涂槍將不同粒度的金屬粉末(如鋁粉等)和作輔助造孔劑的有機(jī) 高分子材料粉末或低熔點(diǎn)金屬粉末混合物高速地噴射到經(jīng)處理、預(yù)熱好的金屬管外表面 基體上，使之產(chǎn)生一定的化學(xué)冶金結(jié)合。與粉末燒結(jié)法相比，火焰噴涂法加工成本有所 降低。但這種方法不能在管子內(nèi)表面制造出金屬多孔層，多孔層厚度和孔徑不均勻。由 此制得的換熱管表面多孔層3(如附圖2所示)厚度為0.1 0.2mm，孔隙率為40% 50%。 兩端光滑表面長度L為150mm。對該多孔管進(jìn)行彎管處理，彎管所用設(shè)備為常用彎管 機(jī)，彎管最小半徑Rmm為50mm。3、 機(jī)械加工法機(jī)械加工表面多孔管是用特殊刀具，利用機(jī)械加工的方法在金屬管壁上開出不同形 狀的孔。由此制得的換熱管表面多孔層3 (如附圖2所示)厚度為0.3 0.4mm，孔隙率 為45% 55%。兩端光滑表面長度L為150mm。對該多孔管進(jìn)行彎管處理，彎管所用 設(shè)備為常用彎管機(jī)，彎管最小半徑Rmin為50mm。(二)本發(fā)明的多孔表面U型換熱管與光滑管制傳熱性能比較經(jīng)與相同材質(zhì)相同尺寸的光滑管進(jìn)行對比實(shí)驗(yàn)研究表明，多孔表面U型換熱管的沸 騰傳熱系數(shù)可以達(dá)到光滑管的5 15倍左右，強(qiáng)化效果非常顯著，同時沸騰溫差可降低到 1 3'C左右，臨界熱負(fù)荷為光滑管的2 5倍。
權(quán)利要求
1、一種多孔表面U形換熱管，其特征在于，所述的換熱管1為U形，包括基管2以及附著在基管2表面的多孔層3；換熱管1外徑為Φ10mm～Φ57mm，換熱管表面多孔層3厚度為0.1～0.5mm，孔隙率為30％～60％，U形換熱管1彎管段的最小彎曲半徑Rmin不小于換熱管外徑的2倍；換熱管1的兩個端部為光滑表面，光滑表面的長度L≤300mm。
2、 如權(quán)利要求1所述的多孔表面U形換熱管，其特征在于，基管的材質(zhì)為 選自碳鋼、合金鋼、不銹鋼或銅合金中的一種。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多孔表面U形換熱管，包括基管以及附著在基管表面的多孔層；換熱管外徑為Φ10mm～Φ57mm，換熱管表面多孔層厚度為0.1～0.5mm，孔隙率為30％～60％，U形換熱管1彎管段的最小彎曲半徑R_min不小于換熱管外徑的2倍；換熱管的兩個端部為光滑表面，光滑表面的長度L≤300mm。本發(fā)明用于U型管式管殼式換熱器中，其管束可以自由伸縮，熱補(bǔ)償性能好；流程較長，流速較高，傳熱性能較好，承壓能力強(qiáng)。
文檔編號F28F1/00GK101329146SQ20081004066
公開日2008年12月24日 申請日期2008年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月17日
發(fā)明者峰 侯, 劉京雷, 莉 張, 宏 徐, 兵 惠, 曹洪海, 釗 樊, 王學(xué)生 申請人:華東理工大學(xué);無錫化工裝備總廠