传热管和制造传热管的方法与流程

本发明涉及一种用于废液的降膜蒸发的传热管。传热管具有加热介质表面和与所述加热介质表面相对并且背向所述加热介质表面的降膜表面，该加热介质表面被设置成由加热介质加热，该降膜表面被布置成，作为降膜而使含有木质素和来自纤维素材料的其它溶解组分、和/或来自纤维素材料的无机物、以及用过的化学品的废液在其上通过，同时由降膜来蒸发溶剂(主要是水)且由此增加干物质含量以及粘度。本发明还涉及一种制造如上所述的用于废液的降膜蒸发的传热管的方法。

背景技术：

在改善传热的一般技术领域中，已经提出了用于传热表面的多种设计。然而，已经证明，在纸浆厂中改善废液蒸发段的传热表面是困难的。这些生物来源的液体通常含有高浓度的干物质(其为纤维残余物、木质素和盐形式)，导致所述蒸发段中的结垢和生垢。在第一蒸发段中，干物质含量可以为20％或更多，并且在最终蒸发段中，在废液在回收锅炉中燃烧之前，甚至达到80％或更多。因此，为了防止这种结垢和生垢的形成，传热管主要在废液侧配备有光滑表面。然而，即使具有这样的光滑表面，在所述蒸发段的下部也会经常看到沉淀物的聚积，需要关闭和强清洁操作。在流动的哪个蒸发位置中发生这些沉淀(即，蒸发序列中的第一、第二、第三、第四、第五、第六或第七蒸发效应)取决于不同干物质含量的当前浓度，而该当前浓度在不同工厂之间可能不同，这取决于所用工艺的化学分析以及纤维素材料的类型和来源。为了清洁传热管，需要使用相当严酷(tough)的清洁方法(诸如高压清洁设备、蒸汽清洁或酸清洁)清洗传热管。必须对表面进行任何改进，使得既可以清洗传热管，同时又仍然允许管的功能性清洁。特别地，必须对上述表面进行改进，使得它们不会由于清洁操作而被任何大程度地破坏或损坏。

技术实现要素：

本发明的第一个目的是提供一种改进的传热管，其用于含有木质素和来自纤维素材料的其它溶解组分、和/或来自纤维素材料的无机物、以及用过的化学品的废液的降膜蒸发。

本发明的第二个目的是提供一种制造这种传热管的方法。

定义

对接焊缝是在两个邻接边缘之间施加的焊缝，并且通过所述对接焊缝将这些边缘合并起来。

出于本公开的目的，术语(废液)的薄层或降膜是优选具有1mm-10mm的厚度的废液层，其流过加热表面，并且在该层的相对侧上暴露于气体环境，溶剂将蒸发到该气体环境中。废液可以是例如废蒸煮液。

关于措辞“冲压凸起”，通常认为如果在包络表面(envelopesurface)上的分开位置处存在沿传热管的纵向方向分开的凸起，那么这些冲压凸起被认为是分开的凸起，即使它们碰巧形成同一长形突起或凹槽的一部分。例如，如果螺旋倾斜的突起在若干点处与包络表面上的平行于传热管的纵向轴线的线交叉，则与长形突起的每个交叉点被认为是分开的冲压凸起。此外，措辞“冲压凸起”被规定为包括通过涉及对金属板材进行改进以在板材料中产生突起/凹陷的任何方法制造的板材料中的任何突起/凹陷。

包络表面是指管的外侧和内侧。

本发明

本发明涉及一种用于水溶液和悬浮液的降膜蒸发的传热管，所述水溶液和悬浮液由生物来源的材料的处理产生，例如为来自纤维素纸浆生产的废液。传热管具有加热介质表面和与所述加热介质表面相对并且背向所述加热介质表面的降膜表面，该加热介质表面被设置成由加热介质加热。该降膜表面被布置成，作为降膜而使含有木质素和来自纤维素材料的其它溶解组分和/或来自纤维素材料的无机物以及用过的化学品的废液在其上通过，同时由降膜来蒸发溶剂且由此增加干物质含量。传热管由金属板材制成。所用的材料可以合适地是普通的耐腐蚀压力容器材料，例如通常用在这些类型的水溶液和悬浮液的蒸发中的不同等级的不锈钢和类似材料。这些应用中的传热管通常由铁基不锈钢材料(例如，具有铬高于16.00％且镍含量高于1％的合金含量的材料，优选对应于耐腐蚀钢质，如aisi316或aisi304或更好的或双相不锈钢)制成。所述钢质承受与高硫化物浓度相结合的高碱浓度，其可能引起应力腐蚀开裂(ssc)。aisi316的合金成分为：cr：16.00-18.00％、ni：10.00-12.00％、mo：2.00-2.50％；aisi304的合金成分为cr：17.50-18.50％、ni：8.00-10.00％；leanduplex(节约型双相不锈钢)/astms32101的合金成分为cr：21.00-24.00％、ni：1.00-5.50％、mo：0.10-0.60％；以及leanduplex/astms32304的合金成分为cr：21.00-25.00％、ni：3.00-6.00％、mo：0.1-0.6％。

“生物来源”的水溶液还可以包括造纸厂、农业操作、藻类养殖、动物养殖、植物生产、鱼类养殖、城市废物处理和制糖，所有这些都产生含有纤维和颗粒并携带溶解的有机溶液和无机盐的悬浮液和水溶液，其会在蒸发过程中固化，所有因素会产生生垢问题。

当在沿着传热管的纵向延伸的方向看过去时，传热管的降膜表面配备有多个冲压凸起，这些冲压凸起由用于形成突起或凹陷(优选突起)的任何合适的方法形成。每个冲压凸起沿着传热管的纵向轴线与相邻的冲压凸起相隔3mm至250mm，即，两个相邻凸起的突起或凹陷沿着传热管的纵向轴线的最近部分之间的距离。正交于降膜表面测量到的冲压凸起的高度或深度处在0.3mm至5.0mm的范围内，而正交于冲压凸起的纵向延伸部沿着降膜表面测量到的宽度处在1mm至20mm的范围内。冲压凸起在正交于传热管的纵向轴线的平面内具有纵向延伸部，或者相对于与传热管的纵向轴线正交的平面具有高达70度的倾斜角度。冲压凸起可以由一个或多个连续的突起/凹陷形成，所述突起/凹陷全部围绕管的包络表面，或者分成具有不同形状和排列的单个的突起/凹陷，这将在详细描述中进一步例示。

备选地，突起/凹陷可以制成为传热管的包络表面上的连续或不连续的整体环形图案，并且该环形图案可为倾斜的或在正交于传热管的纵向轴线的平面内延伸，同时在降膜表面上形成冲压凸起。还可以使多个相同长度或不同长度的较小突起/凹陷形成冲压凸起。因此，在设计突起/凹陷时存在多种方式，以使得沿传热管的纵向轴线在相邻冲压凸起之间的距离在0至250mm的范围内。

这些冲压凸起在废蒸煮液的薄膜中提供干扰或湍流，这增加了传热速率。该解决方案还确保仍然可使用蒸汽或酸喷枪对管来进行蒸汽或酸清洁。形成凸起的合适方式是将它们冲压到平板金属材料(例如可以是合适宽度的盘绕条的片材金属板)中，然后该金属材料被形成热交换器管。通过没有材料损失或最小材料损失的一个或多个连续操作步骤中的压制或冲压成型或辊压成型，之后进行可能的清洁和精加工操作，来将冲压凸起纹理化到片材金属上达到所需结构以增强降膜蒸发。提供如上所述的降膜表面的纹理化表面的另一个优点是，在相对侧(即，加热介质表面)上也会存在纹理化表面，这也会在加热介质侧提供增强的传热。通常，具有突起的表面侧优选用作降膜表面，而具有凹陷的表面侧用作加热介质表面。

根据一个实施例，传热管通过以如下方式形成凸起来制成：使得凸起被冲压到用于制造管的片材金属板中并且从该片材金属板的一侧到另一侧连续地延伸。该方法具有的优点在于，如果凸起从一侧一直延伸到另一侧，则引入到金属板材中的应力将更小。

凸起可以被制成为使得它们在降膜表面上或在加热介质表面上突出。当然也可以是交替的并在两侧上都具有突起和凹陷。然而，根据一个实施例，凸起被制成为使得它们在降膜表面上突出。

冲压凸起的横截面区域可以例如是梯形的。因此，冲压凸起可以是均匀的并且呈基本对称的梯形形状。备选地，冲压凸起呈不对称梯形的形状，即，梯形形状可以是不均匀的，与尾侧(即，后侧)的更倾斜的侧壁相比，在引导侧(即，面向膜流的前侧)具有较小倾斜的侧壁。

凸起的侧壁的倾斜度(其被定义为在突起的半高度(e/2)处测量的相对于基部表面的倾斜角度)可以处在26度至90度的范围内，优选地处在45度至80度的范围内，这是结合考虑了传热增强、低结垢行为和易于制造而设计的。特别地，引导侧壁可以处在26度至70度的范围内，并且尾侧壁可以处在55度至80度的范围内。角部圆度rc可以被设计为处在0.2mm至2.0mm的范围内，更优选地处在0.3mm至1.2mm的范围内，以便有低结垢表现并易于制造。

在纸浆厂的蒸发序列中，应用面积对于增加能效至关重要，这是因为现代纸浆厂的总能量需求的约1/3用在蒸发设备中。在现代但平均水平的纸浆厂中，蒸发序列中的总加热表面积可超过50,000m²。当待蒸发的废蒸煮液的总体积随着纸浆总产量的增加而增加时，如果纸浆厂中现有的蒸发序列需要满足更高的容量，则通过对已有结构的传热表面的表面改进可以满足这种增加的蒸发能力。如果安装在新的蒸发设备中，则可以减少总安装加热表面，从而实现大的成本降低。

然后，通过将纹理化的金属板条成形并焊接成管(例如，通过经由轴向延伸焊缝的对接焊或通过螺旋延伸焊缝的对接焊)来最终制造出传热管。冲压凸起的上述尺寸(高度和宽度)优选适用于管的直径处在20mm-100mm且甚至更优选地处在40mm-60mm的范围内的传热管。

利用冲压凸起的这些尺寸和取向，能量效率可以增加高达100％，同时如果在经过废蒸煮液薄层的蒸发期间在传热表面上发生沉淀，仍然满足清洁可能性的要求。

在本发明的优选实施例中，相邻的冲压凸起之间(即，下部冲压凸起的上边缘与上部冲压凸起的下边缘之间)沿着传热管的纵向轴线的距离处在3mm-100mm、优选地5mm-50mm、甚至更优选地5mm-20mm的范围内。在这种背景下，下部和上部指的是当传热管用在蒸发器中的设备中处于正常位置时，传热管被定位成使得其纵向延伸部基本为竖直时的位置。在该背景下，边缘是指各个凸起开始从降膜表面突出(或凹陷)的位置。描述如何测量距离的另一种方式是：在相邻的冲压凸起的最近部分之间测量距离。在它们最接近的布置中，冲压凸起将保证在薄膜中充分形成永远不会沉降到层流中的湍流。在它们最远距离的布置中，每个冲压凸起限制了在前一冲压凸起下方形成的层流的长度。

在本发明的优选实施例中，所述冲压凸起的高度处在0.4mm-4.0mm、甚至更优选地处在0.5mm-2.0mm的范围内。将高度保持在较窄的范围内限制了管暴露于来自冲压操作的应力，这是因为由于冲压凸起的较小高度(或深度)导致材料的位移较小。可以调整冲压凸起的高度，以使得与具有较低干物质含量的管相比，在被供以具有较高干物质含量的废蒸煮液的管中使用较高的凸起。例如，在第一蒸发效应(供给该效应的废液中的干物质含量为20％)中，冲压凸起的高度可以为约0.5mm，因为这样能足以在相对低粘度条件下引起期望的湍流，而随后蒸发效应可借助高度约为2.0mm的冲压凸起供应干物质含量为50％的废液来产生，因为这会是在较高粘度条件下引起期望的湍流所需的。

取决于传热管的预期用途，可以使用不同的高度，但通常0.7mm至1.2mm的范围内的高度可以很好地起作用，并且1.0mm的标准高度可以用作适合于众多情况的合适高度，同时与较高的凸起相比还减少了了来自金属板材中的冲压操作的应力。

在本发明的优选实施例中，所述冲压凸起的宽度处在1.0mm至15mm、更优选地处在1.5mm至10mm、甚至更优选地处在2.0mm至7mm的范围内。宽度当然至少部分取决于高度；如果凸起相当高，则需要一定的宽度以便产生具有所需高度的凸起。

在本发明的优选实施例中，冲压凸起的纵向方向相对于与传热管的纵向轴线正交的平面倾斜，并且沿着传热管长度的至少一部分螺旋地延伸。冲压凸起以小于或等于70度、更优选地小于或等于60度的角度倾斜。在一些实施例中，优选的倾斜角度在1度-15度的范围内，并且在其他实施例中，倾斜角度在15度-45度的范围内。在一个备选实施例中，至少两个冲压凸起可为倾斜的且平行地延伸，这样可增加每个冲压凸起的角度，即，可改变螺距，同时改变相邻的冲压凸起部分沿管的纵向方向测量到的距离。

在另一实施例中，冲压凸起可在正交于传热管的纵向轴线的平面内延伸。有利地，冲压凸起由传热管的降膜表面上的圆形突起/凹陷来形成。

至少五个平行的冲压凸起可被施加到传热管的降膜表面。有利地，沿管的纵向方向，每个冲压凸起之间(例如，下部冲压凸起的上边缘与上部冲压凸起的下边缘之间)的距离处在3mm-100mm、优选地处在5mm-50mm、甚至更优选地处在5mm-20mm的范围内。沿着管的纵向方向施加的冲压凸起的数量的上限受到管的总长度和冲压凸起之间沿着管的纵向方向的距离限制。

从金属板材的一个边缘到另一个边缘，冲压凸起可以被形成为连续的突起/凹陷，并且当板材被弯曲并形成管时与金属板材上的另一突起/凹陷配合，从而在包络表面上形成连续的螺旋形状的突起/凹陷，所述包络表面沿传热管的纵向延伸部包括多个冲压凸起。备选地，或者与较长的突起/凹陷组合，可以通过较短部分的突起/凹陷形成冲压凸起，并且包络表面设置有多个冲压凸起，所述多个冲压凸起由以彼此具有一定距离的方式排列成一直线的分开的突起/凹陷形成。在任一种情况下，沿着传热管的纵向长度都会具有相互跟随的多个凸起。

除了使用冲压凸起之外，还可以使用焊接脊或线状凸起(wirebump)作为补充来引起湍流。这些焊接脊或线状凸起有利地具有与上述冲压凸起相同范围内的尺寸(即，高度、宽度、倾斜角度和间距)。

根据本发明的传热管适用于干物质含量高于0.5％的废液，甚至更适用于干物质含量处在15％-50％范围内的废液。

根据本发明的传热管特别适用于立式降膜蒸发器。

本发明还涉及一种制造如上所述的用于水溶液和悬浮液的降膜蒸发的传热管的方法。该方法包括以下步骤：施加一个或多个突起/凹陷，从而在金属板材上形成多个冲压凸起，用作传热管的包络表面，从而用作传热管的降膜表面。沿着传热管的纵向轴线，冲压凸起与相邻的冲压凸起间隔开3mm至250mm。从作为传热管的包络表面的基部测量，冲压凸起的高度或深度处在0.3mm至5.0mm的范围内。冲压凸起还具有处在1mm至20mm的范围内的宽度(w；w2)。冲压凸起被设计成相对于与传热管的纵向轴线正交的平面具有处在0-70度的范围内的倾斜角度。0度的倾斜角度意味着冲压凸起在正交于传热管的纵向延伸部的平面中延伸。

在制造传热管的方法中，在平坦金属板条被成形为所述传热管之前，冲压凸起可以被形成在平坦金属板条上以用作传热管的包络表面。因此，在板条就要被卷起以形成管之前，这可以在将平面钢条形成为管的同时例如在延伸的金属板条上进行。通过在管形成操作期间整合冲压凸起的施加，能够将制造具有冲压凸起的管的总工时数保持成与用于制造未改进的管处于相同的量级。因此，这种操作方法在减小用于将冲压凸起施加到传热管上的时间和成本方面具有可观的优点。

在用于制造传热管的另一种备选方法中，可以通过任何合适的方法施加冲压凸起，以在将条成形为管状、并且使用对接熔焊将钢条的边缘焊接在一起之前提供冲压凸起。在平面钢条上施加冲压凸起将能够使用标准方法来改进表面并例如通过压制或冲压成型或辊压成型来提供纹理。该方法例如可以与金属板材的制造结合使用，并因此使带有凸起的纹理化的金属板材被卷起。例如，这将使得能够在金属板材的制造过程中金属板材仍然被加热的同时施加凸起。

冲压凸起可以以若干不同的方式设计。例如，制造可以包括如下特征：在平坦金属板条上形成冲压凸起(sb)，使得冲压凸起从平坦金属板条的一侧一直延伸到平坦金属板的另一侧。这将减少金属板材中引起的应力。根据备选方案，该方法可以包括如下特征：通过将平面钢条冲压成具有多个离散凸起来形成冲压凸起，从而形成冲压凸起的不连续图案。

当然可以将从平坦金属板条的一侧一直延伸到平坦金属板条的另一侧的冲压凸起与具有不连续的冲压凸起图案的分立凸起相组合。

冲压凸起可以由任何合适的可用方法来制造，以例如通过压制或冲压成型或辊压成型而提供具有凹陷或突起的纹理表面。

附图说明

附图示出了本发明的优选实施例，其中

图1a和图1b以正交剖视图示出了管式蒸发器，其中废液作为薄膜在传热管的外表面上流动；

图2示意性地示出了备选管式蒸发器，其中废液作为薄膜在传热管的内表面上流动；

图3a示出了传热管的发明性表面改进的第一实施例，其具有整体连续的螺旋形状以及在传热管的包络表面上的冲压凸起的恒定间距，在图3b中示出了放大部分，以及在图3c中示出了形成的冲压凸起的横截面；

图4a示出了传热管的发明性表面改进的第二实施例，其中多个平行且连续的冲压凸起在传热管的包络表面上倾斜，在图4b中示出了放大部分；和

图5示出了传热管的发明性表面改进的第三实施例，具有多个圆形冲压凸起，所有圆形冲压凸起都布置成正交于传热管的包络表面上的纵向轴线；

图6公开了冲压凸起的备选对称的剖视图；

图7是具有对称梯形形状的冲压凸起的详细剖视图；和

图8公开了形成传热管的包络表面的金属板材上的冲压凸起的轮廓的不同图案和形状。

具体实施方式

在整个说明书中，加热介质表面是被布置成由加热介质来加热的表面，而降膜表面是被布置成作为降膜而使废液在其上通过的表面。

图1a和图1b示意性地示出了用于蒸发废液的管式蒸发器。蒸发器包括壳体1，壳体1包含具有竖直地布置在壳体1中的多个传热管9的套组(set)2。

图1是穿过壳体1的剖视图，其中露出了传热管9。图1b也是穿过壳体1的剖视图，但是其是从图1a的左手侧看过去的。待浓缩的液体(在该情况中为废液)通过入口连接部3进入壳体1中，到达其底部，形成一定体积的液体，其表面水平低于管9。液体通过出口连接部4从蒸发器的底部排出，并且其中一部分液体通过示意性示出的泵5经由循环管6被泵送到位于套组2上方的分配池7中，该部分液体从该分配池基本上均匀地在蒸发元件的蒸汽分配室8上流动，并且从蒸汽分配室沿着单独的传热管9的外部降膜表面进一步向下流动。在传热管9的下端处，浓缩的废液沿着蒸汽收集室10的外表面流动，随后落入壳体1下部中的液体中并与之混合。

为了提供蒸发，蒸汽被引导通过传热管9，并且蒸汽通过套组2的上部中的入口通道11被首先供给到与传热管9的上部连接的蒸汽分配室8。蒸汽从该蒸汽分配室首先进入连接室12，该连接室与蒸发元件的上部收集室8连接，使得蒸汽通过它们被均匀地分配到所有的传热管9。相应地，浓缩物和蒸汽的剩余部分在沿着传热管9的内部加热介质表面被向下传送之后，被收集在蒸发元件下端的蒸汽收集室10中，这些收集室与下连接室13连接。分别地，用于浓缩物的出口通道14从下连接室13的下部开始，浓缩物通过该通道排出，并且用于蒸汽的出口通道15从连接室13的上部开始，剩余的加热蒸汽通过该通道15排出。分别地，在加热的作用下从废液中蒸发的水作为蒸汽通过壳体1的上端处的出口连接部16排出，并且浓缩的液体通过管道17从再循环中排出。在蒸发器内部，在出口连接部16的前面，还存在雾分离器18，使得可能包含在排出蒸汽中的水或液滴被捕集在雾分离器上并被向下引回。雾分离器被安装成由每侧上的封闭壳体19封闭，以使得所有排出蒸汽必须流过雾分离器18。

图2示意性地示出了用于蒸发废液的备选管式蒸发器，不同之处在于废液作为薄膜在传热管的内部降膜表面上流动。图1和图2中所示的具有相同功能的细节被赋予相同的附图标记。图2是穿过壳体1的剖视图，其中仅露出一个传热管9。在真实的蒸发器中平行排列有若干管，相邻的传热管9之间的距离约为1厘米-4厘米，管直径处在2厘米-10厘米的范围内。待浓缩的废液被供给通过壳体1，到达其底部，形成一定体积的废液，其表面水平低于传热管9。废液通过出口连接部4从蒸发器的底部排出，并且其中一部分废液通过示意性示出的泵5经由循环管6被泵送到分配池7中。废液从池的上表面水平流过管的上边缘并且作为薄膜流到传热管9的内部降膜表面上，并且进一步向下流动。在传热管9的下端处，浓缩的废液落入液体体积中。当薄膜在传热管9的内部降膜表面上流动时，管由传热管9的外部加热介质表面处的加热介质加热，因此膜在通过期间经历蒸发。加热介质通过入口通道11被供应，并且在下端处残余蒸汽通过出口通道15被提取，而清洁的蒸汽浓缩物通过出口通道14流出。从废液蒸发的脏蒸汽可以经由上部出口连接部16a和下部出口连接部16b排出，并且优选地使用浓缩物偏转器/雾分离器18。浓缩的液体通过管17从再循环中排出。应该注意的是，加热介质也可以是从其他蒸发阶段蒸发的蒸汽，并且在这种情况下，收集在出口通道14中的浓缩物不会被分类为清洁水，而是包含松节油或其他液体的脏冷凝物，其具有接近加热介质室中所建立的冷凝温度。

本发明可用于以下两种类型的管式蒸发器中，即：废液作为薄膜在传热管的外部降膜表面上流动，如图1a和图1b所示；以及废液作为薄膜在传热管的内部降膜表面上流动，如图2所示。

图3中示出了根据本发明的传热管9的第一实施例。图3a示意性地示出了传热管9的视图。图3b示出了图3a的放大部分，图3c示出了冲压凸起的剖视图。

在图中：

·cc是传热管9的纵向轴线，d是传热管的直径；

·u对应于传热管的上端，l对应于传热管的下端；

·d是相邻的冲压凸起sb之间的垂直于形成冲压凸起sb的连续突起p/凹陷i的纵向延伸方向的距离；

·α是冲压凸起sb相对于与传热管9的中心轴线cc正交的平面的倾斜角度，在该实施例中接近15度；

·沿着传热管的纵向轴线的相邻冲压凸起之间的距离d是d除以cosα。α对应于d和d之间的角度；

·hp是正交于且相对于降膜表面20测量的冲压凸起sb的突起p的高度，di是正交于且相对于加热介质表面21测量的相应凹陷i的深度；以及

·wp是沿着降膜表面20且正交于冲压凸起sb的纵向方向测量的凹陷的宽度，并且wi是在与加热介质表面21相同的平面中且正交于冲压凸起sb的纵向方向测量的所述冲压凸起sb的宽度。

在图3a中公开的是一种传热管9，其具有在传热管9的包络表面上形成螺旋形图案的连续的突起p/凹陷i。因此，螺旋形图案将形成多个冲压凸起sb，这些冲压凸起跨过平行于纵向轴线cc从一端到另一端沿着传热管9的包络表面延伸的假想线。如图3a中公开的，由突起p/凹陷i形成的在传热管的包络表面上延伸的连续和螺旋形图案应当对应于沿包络表面分布的18个冲压凸起sb，冲压凸起相交于或穿过所述包络表面上的假想线，所述假想线平行于纵向轴线cc从传热管9的上端u延伸到下端l。包络表面上的图案或纹理优选地被制成为，使得突起p在传热管9的降膜表面20上突出并形成沿着传热管的纵向轴线间隔开的多个突出的冲压凸起sb。因此，在相对侧(即，加热介质表面21)上将存在相应的凹陷i，如果突起p位于降膜表面20上，则在该相对侧上将存在相应数量的凹陷或倒置的冲压凸起sb。应当理解，连续突起p/凹陷i可形成为使得冲压凸起sb替代地在加热介质表面21上突出而不是在降膜表面上突出。然而，如果希望具有在降膜表面20上突出的冲压凸起sb，则冲压凸起应被定向在传热管的外部降膜表面20上，如图1a和图1b所示，以及位于传热管的内部降膜表面上，如图2所示。

突起p和凹陷i形成有梯形横截面，其在角部具有小半径(sharpradius)，即优选地具有小于2mm的半径，并且有利地，突起p的高度hp与凹陷i的深度di基本相同，并且突起p的宽度wp与凹陷i的宽度wi基本相同。高度和深度优选处在0.5mm-2.0mm的范围内，宽度处在1.5mm-7mm的范围内。图中公开的梯形形状是对称的，即，两侧上的侧壁具有相同的倾斜度和长度。

图4示出了根据本发明的传热管9的第二实施例。图4a示意性地示出了根据本发明的传热管9，其具有形成平行的、倾斜的冲压凸起sb的多个长形突起/凹陷。图4b示出了传热管的放大部分，其中：

·d是相邻的冲压凸起sb之间的垂直于形成冲压凸起sb的突起/凹陷的纵向延伸方向的距离，

·α是冲压凸起sb相对于与传热管9的中心轴线cc正交的平面的倾斜角度，在该实施例中约为45度，并且

·d是相邻冲压凸起之间在平行于纵向轴线cc的方向上的距离，并且被计算为d除以cosα。

冲压凸起sb的形状和尺寸可以与图3中描述的相同。

图5a-图5b示出了根据本发明的传热管9的第三实施例，其中多个冲压凸起sb由沿传热管9的包络表面的圆周延伸的圆形突起p和凹陷i形成。图5中的特征由与图4中使用的相同的数字或字母表示。形成冲压凸起sb的突起p/凹陷i布置成与传热管9的纵向轴线cc正交。因此，通过形成传热管的包络表面的金属板材中纹理化的闭合的环形图案形成冲压凸起sb。在这种情况下，相邻的冲压凸起sb之间沿着传热管的纵向轴线cc的距离d将与距离d相同，而距离d是冲压凸起sb之间正交于其纵向延伸部的距离，因为当α＝0时，cosα将为cos0＝1，因此距离d＝d/cosα＝d/1＝d。

图6中公开了正交于用于形成冲压凸起sb的突起/凹陷的纵向延伸部的突起/凹陷的横截面区域的不同形状。冲压凸起sb已被设计为使得突出部分位于预定发生膜流ff流动的表面上，并且凹陷面向预定发生加热介质hm流动的那一侧。

图6a中公开了冲压凸起sb的不对称的梯形形状。在这种情况下，不对称梯形的冲压凸起sb被设计成使得具有较小倾斜侧壁的侧面位于梯形凸起的引导侧(即，面向膜流的前侧)。因此，通过具有面向膜流ff的较小倾斜侧，固体物质被卡住的风险会较小，因此降低了由于纤维和木质素卡在表面上而形成污垢和结垢的风险。位于尾侧(即，后侧)的另一侧壁更倾斜。更倾斜的后侧具有的益处是，在顶部和后侧壁之间具有更尖锐的边缘，这是为了在通过冲压凸起之后在流动中更好地引起湍流。因此，设计成在面向膜流的前侧壁侧面具有比后侧壁更不陡的不对称梯形可以具有如下益处：既降低结垢风险，又在膜流在后侧壁上离开冲压凸起sb时形成更多湍流。在相对侧上，当加热介质hm沿相反方向流动时，当加热介质进入凹陷i时将存在相当尖锐的边缘，这可能在流动进入凹陷i时在流动中引起湍流。然而，在凹陷内具有相当柔和(soft)的曲率，并且凹处(pocket)内在加热介质hm离开凹处的一侧处具有较小倾斜度的边缘，将会降低颗粒或其他固体物质卡在凹陷中的风险。

在图6b中公开了略微不同的形状，其中，突起的引导侧壁被设计成倒圆，朝向膜表面呈凹形形状并且基本上是圆形的。后侧壁的形状基本上与图6a中公开的方式相同。在这种情况下，具有的进一步的优点是，在冲压凸起的凹形引导侧壁和顶侧之间存在非常陡峭的角度，在膜流ff通过该边缘时这最可能在该膜流中引起湍流。因此，具有较长的顶侧可能是有利的，因为流动通过顶侧表面的膜流在该边缘处改变方向之后可能会是湍流。另外，后侧以与图6a中所述相同的方式设计，并且因此顶侧和尾侧壁之间的边缘处的角度将与图6a中的相同。此外，面向流动的引导侧壁的倒圆设计将由于平面降膜表面和引导侧壁之间的平滑过渡而降低结垢的风险。在面向加热介质hm的相对表面上，进入凹陷的流动将在进入凹陷时经过相当尖锐的边缘并且同样地在凹陷的底部处遇到角度相当尖锐的角部(在侧壁和底部表面在此角部汇合)。在凹陷的另一侧(流动在该侧离开凹陷)上具有圆形侧壁。

在图6c中公开了冲压凸起sb的对称形状的备选设计，其基本上是v形的，因此不具有任何(或至少非常短的)顶侧和基本相同的面向流动的前侧壁和位于冲压凸起的后侧上的尾侧壁。在另一侧上是加热介质流hm通过的相应的v形凹陷。

在图6d中公开的仍然是冲压凸起sb的备选设计，其中膜流ff表面上的突起的引导侧壁被设计成倒圆，如同图6b中公开的设计，但在这种情况中引导侧壁是朝向膜流表面凸出的，略微呈椭圆形。尾缘的形状基本上与图6a和图6b中的形状相同。加热介质hm表面上的凹陷对应于并且适配于凸起的轮廓，如图6a-图6c中的情况。同样在这种情况中，如图6a和图6b中一样，在尾侧壁处，即在后侧处，膜流ff的流动比面向该流的引导侧壁处的流动更加急剧地变化。

上面公开的形状仅例示了除图3c中公开的对称梯形形状之外，一些其他的示例。期望形状和尺寸取决于流性质(例如，流速和粘度)。另外，在改进金属板材并制造冲压凸起时可能实现的形状和尺寸也受到限制。

在传热管中使用冲压凸起sb将提供有效的传热表面制造工艺，而没有或最小化材料浪费且具有高自动化潜力。使用表面改进并通过冲压凸起在传热管外壳表面的两侧上形成特定纹理将使得能够增强传热，同时对于含有纤维、颗粒以及溶解的有机物质和盐的水溶液还具有低结垢倾向。通过适当地设计突起p/凹陷i并将冲压凸起sb布置成特定图案，通过增强的降膜流均衡设计，能减少或甚至消除激流(ripcurrent)和干燥表面区域，并且可以通过增强蒸发侧降膜和冷凝侧降膜两者中的湍流来显著增强效率和传热能力。

在图7中公开了垂直于图3c中的对称梯形冲压凸起sb的纵向延伸部的横截面的详细视图。如先前所公开的，冲压凸起优选地在用作蒸发表面侧的表面侧上突伸，并且具有凹陷的表面侧面向加热介质。为了获得最佳性能，突起hp的高度应优选地在降膜厚度和传热表面的厚度t两者的范围内。突起的宽度wp被定义为在突起p的基部处垂直于突起p的纵向延伸部的距离。以备选方式，可以在突起的高度的一半(hp/2)处、仍然垂直于冲压凸起sb的延伸方向、在面向降膜流的侧壁(即，引导壁lw)与后侧上的侧壁(即，尾壁tw之间)测量宽度。这种方法可能更容易定义，因为有时可能难以确定基部开始倾斜的位置。然而，在这种背景下，使用了基部处的宽度，并且在这种情况下应该存在以下的任何疑问：用于测量基点的位置是否被定义为引导侧壁角度βl和尾侧壁角度βt中的每个都大于5度的位置，即，引导壁tw相对于表面的倾斜角度和尾壁lw相对于表面的倾斜角度均大于5度的位置。表面的相对侧(其通常是由冷凝蒸汽加热的加热介质hm表面)将被形成为凹陷，其被成形为降膜ff表面侧上的突起的倒置图像。该凹陷还可以用作湍流诱发器，以增强冷凝传热过程。除了突起的高度hp之外，突起的引导侧壁角βl和尾侧壁角βt的倾斜角度、突起顶部的两侧的圆度(rc)和内角部的圆度及圆角部半径(rf)对于产生高传热强化、低纤维和颗粒污垢倾向、以及低制造成本都是至关重要的。突起的引导侧壁角βl和尾侧壁角βt的倾斜角度(s)被定义为在突起的半高处(e/2)测量到的相对于基部表面的倾斜角度。如从图6中的一些示例中容易理解的那样，引导侧壁角βl和尾侧壁角βt可以不同，但是它们都应该处在所选择的设计侧壁参数的指定范围内。

为了获得最佳性能，脊或突起的高度(e)应在降膜厚度和传热表面厚度t的范围内，这使得突起高度hp的优选范围为0.3mm至5.0mm。对于最佳性能而言同样重要的是突起的两个侧壁的倾斜角度，对于面向降膜流的引导侧壁是βl，对于尾侧壁是βt。侧壁角度应优选为26°至90°，更优选为45°至80°。通常，引导侧壁的角度βl和尾侧壁的角度相等，或者尾侧壁更倾斜。为了确保降膜流中的期望湍流，重要的是尾侧壁足够倾斜，因此尾侧壁角βt可以比引导侧壁角βl更尖锐。应同时考虑由于流动性质引起的传热增强以及在降膜中引起湍流、低结垢行为和易于制造来设计侧壁角度。突起的顶部两侧的角部半径(圆度)(rc)应为0.2mm至2.0mm，优选为0.3mm至1.2mm，更优选为0.4mm至0.8mm，并且在正常情况期间，合适的值约为0.5mm)，以便具有低结垢行为和易于制造。圆角部半径(rf)、以及凹处侧的角部半径与圆角部半径两者被允许比rc高25％，因为这些位置的增强的传热行为的灵敏度较低。因此，冲压凸起sb应设计成将蒸发过程中的纤维和颗粒结垢保持在可接受的限度内，这因此限制了突起的顶部的高倾斜度和低角部半径。另一方面，传热表面宽度上的传热增强和流体流均衡通过突起的顶部和侧部上的高倾斜度和低角部半径而得到改善，因此需要找到一种设计来引发期望的湍流并保持低污染。对于传热表面的加热介质侧的凹陷，优选具有与降膜侧基本相同的高度和半径，但可以容忍较小的偏差(+25％)。

影响传热效率的另一个参数是突起的宽度wp，其为1mm-20mm，更优选为1.0mm-15mm，甚至更优选为1.5mm-10mm，最优选为2.0mm-8mm。突起的长度可以广泛变化，并且通常不被认为与上面列出的参数具有相同的相关性。然而，长度可能是有意义的，以找到适合于提供所需流并避免干燥区域的冲压凸起的所需图案，或确保降膜不会绕过冲压凸起sb而下降。冲压凸起sb可以由围绕传热管的包络表面延伸若干圈的突起p/凹陷i形成。然而突起p/凹陷i的长度如果没有延伸超过一圈，那么通常应至少为10mm。从制造的观点来看，突起p/凹陷i的长度可以由用于制造传热管的板材的尺寸决定，因为为了在形成突起p/凹陷i时减少在材料中引起的应力，形成从金属板材的一侧延伸到另一侧的突起和凹陷可能是有利的。对于水平排列中的任何单个的(非连续的)突起，通过在降膜流的方向观看，左外角部和右外角部在金属表面的平面中应具有相同的角部半径(rp)，如对于突起的顶部的两侧的角部半径rc所定义的。这将有助于在整个表面上形成均匀的流场(flowfield)，并降低表面张力产生激流和干燥表面区域的趋势。

突起优选被用在降膜表面上，并且其相应的凹陷随后被用在加热“冷凝”侧，但显然也可以使用相反的布置以及在同一侧上具有突起和凹陷。

图8公开了冲压凸起sb的多种不同的可能布置，并且用作补充图3-图5中公开的那些的另外示例。在图8a中公开了沿着传热表面的包络表面的圆周定位的多个单个的突起p/凹陷i。突起p/凹陷i在与传热管的纵向轴线正交的若干不同平面中形成多个不连续线，并且突起p/凹陷i的纵向延伸部也与那些平面对准。当在平行于传热管的纵向轴线的方向上看时，单个的突起p/夹具i彼此交错。

在图8b中公开的下一个图案中，使用与图8a中相同类型的突起p/凹陷i，并且也与图8a中一样，突起p/凹陷i也位于与传热管的纵向轴线正交的若干不同平面中。然而，在这种情况下，每个单个的突起p/凹陷i相对于与传热管的纵向轴线正交的平面倾斜。预计这样的结构将导致降膜在从顶部到底部的途中缓慢地扭曲(screw)，同时在传热管包络表面上缓慢流动。

公开图8c仅是为了示出可以存在可使用的多种备选形状的冲压凸起sb。只要在降膜流中存在引起的湍流，无论冲压凸起的形状如何，传热效率都有相当大的提高。无论冲压凸起的形状如何，都会引起湍流。

在图8d中，存在与图8a和8b中使用的相同类型的多个突起p/凹陷i。如图4所示，突起将形成如图4所示的平行倾斜式冲压凸起sb的图案，其由排列成行的单个的矩形突起p/凹陷i构成，其中，每个单个的突起p/凹陷i的纵向轴线倾斜并与不连续的多个倾斜行的突起p/凹陷i对齐。因此，该设计对应于图4中建议的设计，不过该设计由较短的单个突起而不是由较长的连续突起构成。如果倾斜角度减小，则可以形成如图3那样的螺旋倾斜图案，但是与图3相比具有相同的差异，即，该设计由较短的单个突起构成而不是由图3设计中的较长的(可能仅一个)突起构成。

在图8e中公开了一种布置，其中在传热管包络表面的表面上设置有连续的突起p/凹陷i。在这种情况下，很明显这些突起p/凹陷i可能不会持续太长，因为它们将彼此重合，因为不同的突起p/凹陷i不是平行的并且不可能通过使用普通的冲压方法制造这种交叉图案。例如，可以在某些受限制的距离内产生这种图案。

在图8f中设计了突起p/凹陷i的图案，使用与传热管的纵向轴线正交的独立的平面中的每个第二环线冲压凸起中的连续的突起p/凹陷i，以及使用也与传热管的纵向轴线正交的独立的平面中的每隔一行环线冲压凸起中的单个的较小部分的凸起p/凹陷i，在连续的突起p/凹陷i之间形成倾斜突起p/凹陷i的不连续环。描述这种布置的另一种方式是与图5和图8b中公开的实施例的组合，并且成形在传热管的包络表面上的每个第二环来自图5和图8b中的设计。

保护范围不限于上述实施例。技术人员理解的是，在不脱离本发明的范围的情况下，可以以许多不同的方式改进和组合实施例。例如，图中的冲压凸起可以是不连续的，并且它们可以布置在传热管的内表面和外表面的任一个上。