专利名称：一种外螺旋翅片内烧结型多孔层双面强化换热管的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种双面强化换热管，具体涉及一种外螺旋翅片内烧结型多孔层双面
强化换热管。
背景技术：
有相变的传热过程包括两类液体的蒸发和蒸汽的冷凝。相变发生时会有大量的
潜热被吸收或者被释放，相同质量的流体发生相变时传递的热量比单流体传热要大得多，
而相应的相变换热器(如蒸馏塔塔顶的冷凝器和塔底的再沸器)其热负荷也要大的多，为
了减少传热面积，提高单位面积的热流率，有必要考虑有相变传热的强化问题。 近十余年在强化相变传热方面，能够实现应用的大多只是单侧强化，单侧的强化
效果虽然十分明显，但是由于整体的传热系数受两侧的双重影响，一侧系数的提高，往往使
得另一侧的传热热阻成为影响整体传热系数的主要因素，因此开发出同时具有强化沸腾与
强化冷凝的换热管是市场发展的必然需要。目前关于该类双面强化换热管的技术研究还不成熟。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有普通烧结炉存在的缺陷而提供一种传热效
率高、适用范围广、生产成本低的外螺旋翅片内烧结型多孔层双面强化换热管。 本发明的目的可以通过以下技术方案来实现一种外螺旋翅片内烧结型多孔层双
面强化换热管，其特征在于，该换热管包括外螺旋翅片层、基体和内烧结多孔层，所述的螺
旋翅片层位于基体外表面，与基体一体化，所述的内烧结多孔层在基体内表面。 所述的外螺旋翅片层的外径为15 40mm，螺旋角为小为5 85° ，底壁厚w为
0. 5 2. 5mm，螺旋齿高e为0. 2 3mm。 所述的外螺旋翅片层是在基体上采用滚轮滚压加工而成。 所述的外螺旋翅片层和基体的材料包括紫铜、黄铜、白铜或碳钢。所述的基体为光滑管，其规格为小(15 40) X (2 5) X (500 12000)mm。所述的内烧结多孔层的厚度为0. 1 lmm，孔隙率为50 80%，孔径为15
150 ii m。 所述的内烧结多孔层是将金属粉末与粘结剂的混合料浆喷涂到基体内壁，然后在 700 IIO(TC下烧结而成。 所述的金属粉末和粘结剂的重量比为10 : (1 5)，所述的金属粉末包括铁粉
或铜粉，所述的粘结剂包括聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯 酸、聚乙烯醇縮丁醛、聚乙烯醇、聚异丁烯和二甲苯。 所述的金属粉末中还添加有金属粉末重量的0. 1 0. 5%的活化助剂。 所述的活化助剂包括锡青铜、硬脂酸锌、氯化铵、氯化铜和磷酸氢二铵。 与现有技术相比，本发明直接将金属粉末和粘结剂调成料浆，然后直接喷涂到光滑管表面的方法，此方法可使金属粉末与基体接触更紧密，烧结后与基体粘结更牢固，同时 提高了生产效率。本发明在增大管内、外换热表面积的同时，使得管外产生旋转式流动，扰 动流体流态，减薄冷凝液膜，使得管内大量增加汽化核心数目，降低沸腾汽化所需过热度。 该换热管属于管内、外同时强化的双面强化换热管，具有强化效果明显、流阻小、加工成本 低等优点，可广泛应用于石化、电力和低温等领域的冷凝器和蒸发器中。
图1为本发明外螺旋翅片内烧结型多孔层双面强化换热管的半剖图；
图2为本发明外螺旋翅片内烧结型多孔层双面强化换热管的局部横截面示意图。
其中1-换热管基体，2-内烧结多孔层，3-外螺旋翅片层，e-齿高，n-齿数，w-底 壁厚，小-螺旋角。
具体实施例方式
下面结合附图和具体实例对本发明进行详细说明。
实施例1 如图1-2所示，在规格为小32X3X6000mm的紫铜光管基体1上加工的外螺旋翅 片层3的规格为齿高e二0.8mm，齿数n二60，底壁厚w二2.3mm，螺旋角小=60° ，在以制 冷剂为介质的冷凝传热实验中，冷凝传热系数可以提高3倍。基体l内表面设置的内烧结 多孔层的规格为，多孔层厚0. 2mm，当量孔径60 y m，孔隙率75% ，在以丙酮为介质的沸腾传 热实验中，沸腾传热系数可达到光滑管的10倍。整根换热管的总传热系数能提高2. 5倍。
实施例2 在规格为小22X2X 12000mm的碳钢管基础上加工的外螺旋翅片规格为齿高e = 0.9mm，齿数n二50，底壁厚w二1.3mm，螺旋角小=85°在以制冷剂为介质的冷凝传热实验 中，冷凝传热系数可以提高3. 5倍。管内烧结型多孔层换热管的规格为，多孔层厚0. 25mm， 当量孔径40 ii m，孔隙率为80 % ，在为乙醇为介质的沸腾传热实验中，沸腾传热系数可达到 光滑管的8倍。整根换热管的总传热系数能提高3倍左右。
实施例3 —种外螺旋翅片内烧结型多孔层双面强化换热管，该换热管置包括外螺旋翅片 层、基体和内烧结多孔层，所述的外螺旋翅片层是在碳钢管基体外表面上采用滚轮滚压 加工而成，与基体一体化设置，其外径为15mm，齿高e = 0. 5mm，齿数n = 50，底壁厚w = 1.5mm，螺旋角小=5° ;所述的碳钢管基体为光滑管，其规格为小15 X 2 X 500mm ;所述的 内烧结多孔层在基体内表面，内烧结多孔层的厚度为0. lmm，孔隙率为50% ，孔径为30 y m。 所述的内烧结多孔层是将重量比为10 : 2的金属粉铁末与聚丙烯粘结剂的混合料浆喷涂 到基体内壁，然后在IOO(TC下烧结而成。 所述的外螺旋翅片内烧结型多孔层双面强化换热管是首先加工出外表面低翅片， 然后内表面喷涂料浆，晾干后进入烧结炉进行烧结，冷却后出炉，即制备出双面强化换热管。 实施例4 —种外螺旋翅片内烧结型多孔层双面强化换热管，该换热管置包括外螺旋翅片层、基体和内烧结多孔层，所述的外螺旋翅片层是在碳钢管基体外表面上采用滚轮滚压 加工而成，与基体一体化设置，其外径为40mm，齿高e = 1. 5mm，齿数n = 50，底壁厚w = 3.5mm，螺旋角小=85° ;所述的碳钢管基体为光滑管，其规格为小40 X 5 X 12000mm ;所 述的内烧结多孔层在基体内表面，内烧结多孔层的厚度为lmm，孔隙率为80X，孔径为 150iim。所述的内烧结多孔层是将重量比为10 : 5的金属铁粉与聚苯乙烯粘结剂的混合 料浆喷涂到基体内壁，然后在IIO(TC下烧结而成。 所述的外螺旋翅片内烧结型多孔层双面强化换热管是首先加工出外表面低翅片， 然后内表面喷涂料浆，晾干后进入烧结炉进行烧结，冷却后出炉，即制备出双面强化换热管。 实施例5 —种外螺旋翅片内烧结型多孔层双面强化换热管，该换热管置包括外螺旋翅片 层、基体和内烧结多孔层，所述的外螺旋翅片层是在黄铜管基体外表面上采用滚轮滚压 加工而成，与基体一体化设置，其外径为20mm，齿高e = 1. Omm，齿数n = 50，底壁厚w = 2.0mm，螺旋角小=60° ;所述的黄铜管基体为光滑管，其规格为小20 X 3 X 6000)mm ;所述 的内烧结多孔层在基体内表面，内烧结多孔层的厚度为0. 5mm，孔隙率为60%，当量孔径为 100 ii m。所述的内烧结多孔层是在金属粉末中加入占金属粉末重量0. 1 %的活化助剂硬 脂酸锌，然后加入聚丙烯粘结剂混合成混合料浆，使金属铜粉与聚丙烯粘结剂的重量比为 10 : 3，再将混合料浆喷涂到基体内壁，然后在80(TC下烧结而成。 所述的外螺旋翅片内烧结型多孔层双面强化换热管是首先加工出外表面低翅片， 然后内表面喷涂料浆，晾干后进入烧结炉进行烧结，冷却后出炉，即制备出双面强化换热管。 实施例6 —种外螺旋翅片内烧结型多孔层双面强化换热管，该换热管置包括外螺旋翅片 层、基体和内烧结多孔层，所述的外螺旋翅片层是在白铜管基体外表面上采用滚轮滚压 加工而成，与基体一体化设置，其外径为28mm，齿高e = 1. 5mm，齿数n = 50，底壁厚w = 1.5mm，螺旋角小=30° ;所述的白铜管基体为光滑管，其规格为小28 X 3 X 10000)mm ;所述 的内烧结多孔层设置在基体内表面，内烧结多孔层的厚度为0. 8mm，孔隙率为75%，孔径为 140iim。所述的内烧结多孔层是在金属粉末中加入占金属粉末重量O. 5%的活化助剂硬脂 酸锌和氯化铵，然后加入聚苯乙烯和二甲苯粘结剂混合成混合料浆，使金属铜粉与聚苯乙 烯粘结剂的重量比为IO : 4，再将混合料浆喷涂到基体内壁，然后在90(TC下烧结而成。
所述的外螺旋翅片内烧结型多孔层双面强化换热管是首先加工出外表面低翅片， 然后内表面喷涂料浆，晾干后进入烧结炉进行烧结，冷却后出炉，即制备出双面强化换热 管。
权利要求
一种外螺旋翅片内烧结型多孔层双面强化换热管，其特征在于，该换热管包括外螺旋翅片层、基体和内烧结多孔层，所述的螺旋翅片层位于基体外表面，与基体一体化，所述的内烧结多孔层在基体内表面。
2. 根据权利要求1所述的一种外螺旋翅片内烧结型多孔层双面强化换热管，其特征在 于，所述的外螺旋翅片层的外径为15 40mm，螺旋角小为5 85° ，底壁厚w为0. 5 2. 5线螺旋齿高e为0. 2 3mm。
3. 根据权利要求1或2所述的一种外螺旋翅片内烧结型多孔层双面强化换热管，其特 征在于，所述的外螺旋翅片层是在基体上采用滚轮滚压加工而成。
4. 根据权利要求1所述的一种外螺旋翅片内烧结型多孔层双面强化换热管，其特征在 于，所述的外螺旋翅片层和基体的材料包括紫铜、黄铜、白铜或碳钢。
5. 根据权利要求1所述的一种外螺旋翅片内烧结型多孔层双面强化换热管，其特征在 于，所述的基体为光滑管，其规格为小(15 40) X (2 5) X (500 12000)mm。
6. 根据权利要求1所述的一种外螺旋翅片内烧结型多孔层双面强化换热管，其特征在 于，所述的内烧结多孔层的厚度为0. 1 lmm，孔隙率为50 80%，孔径为15 150iim。
7. 根据权利要求1所述的一种外螺旋翅片内烧结型多孔层双面强化换热管，其特征 在于，所述的内烧结多孔层是将金属粉末与粘结剂的混合料浆喷涂到基体内壁，然后在 700 IIO(TC下烧结而成。
8. 根据权利要求7所述的一种外螺旋翅片内烧结型多孔层双面强化换热管，其特征在 于，所述的金属粉末和粘结剂的重量比为10 : (1 5)，所述的金属粉末包括铁粉或铜粉， 所述的粘结剂包括聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸、聚乙 烯醇縮丁醛、聚乙烯醇、聚异丁烯和二甲苯。
9. 根据权利要求8所述的一种外螺旋翅片内烧结型多孔层双面强化换热管，其特征在 于，所述的金属粉末中还添加有O. 1 0.5% (质量百分比)的活化助剂。
10. 根据权利要求9所述的一种外螺旋翅片内烧结型多孔层双面强化换热管，其特征 在于，所述的活化助剂包括锡青铜、硬脂酸锌、氯化铵、氯化铜和磷酸氢二铵。
全文摘要
本发明涉及一种外螺旋翅片内烧结型多孔层双面强化换热管，该换热管包括外螺旋翅片层、基体和内烧结多孔层，所述的螺旋翅片层位于基体外表面，与基体一体化，所述的内烧结多孔层在基体内表面。与现有技术相比，本发明在增大管内、外换热表面积的同时，使得管外产生旋转式流动，扰动流体流态，减薄冷凝液膜，使得管内大量增加汽化核心数目，降低沸腾汽化所需过热度。该换热管属于管内、外同时强化的双面强化换热管，具有强化效果明显、流阻小和加工成本低等优点，可广泛应用于石化、电力和低温等领域的冷凝器和蒸发器中。
文档编号F28F1/42GK101793476SQ20101010519
公开日2010年8月4日 申请日期2010年2月3日 优先权日2010年2月3日
发明者刘阿龙, 彭东辉, 韩坤 申请人:上海化工研究院