專利名稱:一種降膜蒸發(fā)換熱管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種降膜蒸發(fā)換熱管,用于實現(xiàn)管內(nèi)外流體熱交換。
背景技術(shù):
降膜蒸發(fā)器是許多工業(yè)生產(chǎn)過程中的重要設(shè)備,例如,中央空調(diào)系統(tǒng)冷水機組中的降膜蒸發(fā)器。降膜蒸發(fā)器性能的優(yōu)劣在很大程度上取決于換熱管的換熱性能好壞。換熱管為具有內(nèi)腔的管體,通常管體內(nèi)壁表面光滑或者內(nèi)壁表面沿管體軸向設(shè)有呈螺旋狀分布的槽道;管體外表面為光滑表面或者具有沿管體軸向呈螺旋狀分布的翅片, 翅片之間為光滑表面。在降膜蒸發(fā)器工作過程中,降膜蒸發(fā)器內(nèi)設(shè)置的噴淋裝置將液體從換熱管束上方或周邊噴淋到換熱管上,在換熱管外表面形成液膜。熱流體從換熱管內(nèi)流過,流動時與管外液體進行熱交換,管外液體受熱后發(fā)生蒸發(fā)、沸騰產(chǎn)生蒸汽,帶走管內(nèi)流體的能量。在降膜蒸發(fā)器中,往往多根換熱管排列成水平管束,部分噴淋的液體被管束上部的換熱管加熱成蒸汽,來不及蒸發(fā)的液體向下流動,流到下面的管子表面被加熱,其中部分液體繼續(xù)形成蒸汽;剩余液體繼續(xù)向下流動,依然被下面的管子加熱和部分液體形成蒸汽。這種現(xiàn)象延續(xù), 直到管束的最下面一排換熱管。但是上述降膜蒸發(fā)器存在以下問題降膜蒸發(fā)器中所噴淋的液體是分散的,噴淋到換熱管表面時往往分布是不均勻的。由于換熱管外表面或者翅片之間為光滑表面,使得管外液體濕潤擴散性不夠充分;同時,帶翅片的換熱管,翅片一般為金屬片狀,高出換熱管表面,阻礙了液體的軸向運動。因此液體不容易沿換熱管軸向濕潤擴散,更容易沿換熱管的周向落到下面一級的換熱管上,滴落到下一級換熱管的液體在沒有沿軸向濕潤擴散之前, 會繼續(xù)沿管子周向向下一級換熱管滴落,造成液體在換熱管表面分布不均勻,使換熱管局部表面液膜變厚,降低了換熱效果,而部分表面出現(xiàn)干涸,不能進行熱交換。根據(jù)傳熱學(xué)理論,降膜蒸發(fā)換熱管表面的液體能否分布均勻,對換熱管的換熱效果影響極大,成為提高降膜換熱管換熱效果的關(guān)鍵。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種降膜蒸發(fā)換熱管,旨在解決傳統(tǒng)換熱管中外表面濕潤性不夠以及換熱管表面液體分布不均勻的問題,從而有效提高換熱管的換熱效^ ο本發(fā)明的技術(shù)方案是一種降膜蒸發(fā)換熱管,包括管體以及設(shè)在該管體外表面上的若干個翅片,所述翅片由金屬粉末燒結(jié)成型而成,且翅片與管體的外表面連成一體,同時在管體的外表面、每相鄰兩翅片之間設(shè)有軸向的微毛細槽道。所述翅片的邊緣截面呈圓弧形、矩形、梯形或三角形。所述翅片均勻分布在管體的外表面,翅片的高度為廣4mm,每Im長的管體上布置有10 300個翅片。
所述微毛細槽道均勻分布在管體的外表面,微毛細槽道的截面呈三角形、矩形、梯形或半圓形。所述微毛細槽道的深度為0. 0Γ0. 1mm,寬度為0. θΓθ. 1mm。所述翅片是由銅粉末、鐵粉末或鋁粉末燒結(jié)而成的多孔介質(zhì)翅片,該多孔介質(zhì)翅片的孔隙率在40%以上。所述管體的內(nèi)表面設(shè)置有螺旋形槽道。所述螺旋形槽道共有1(Γ50條,槽深為0. Γ0. 4mm。本發(fā)明的優(yōu)點是
1、本換熱管的翅片由金屬粉末燒結(jié)成型,金屬粉末燒結(jié)的翅片會在其上形成很多孔隙,增加與工質(zhì)接觸的面積,同時結(jié)合管體外表面設(shè)置的微毛細槽道結(jié)構(gòu),從而加大了散熱面積,也克服了傳統(tǒng)金屬翅片阻礙液體軸向流動的缺點。2、管體表面的微毛細槽道和燒結(jié)成型而成的多孔介質(zhì)翅片所產(chǎn)生的毛細力使得液體在管外分布的非常均勻,解決了降膜換熱管外表面易干涸的缺點。3、微毛細槽道和帶有孔隙的翅片增加了汽化核心的數(shù)目,提高了降膜換熱管的換熱性能。4、換熱管內(nèi)的螺旋形槽道對管內(nèi)的流動可以起到破壞邊界層的作用,達到強化換熱的作用。
圖1是本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)示意圖; 圖2是圖1中的A部放大圖3是圖1的B-B向剖視其中1-管體,2-翅片,3-微毛細槽道,4-螺旋形槽道。
具體實施例方式如圖1所示,本實施例的降膜蒸發(fā)換熱管包括換熱管的管體1,該管體1的外表面設(shè)置有許多徑向的翅片2,而且在管體1的外表面、每相鄰兩翅片2之間還設(shè)置有軸向的毛細導(dǎo)槽3。如圖2所示,上述翅片2由金屬粉末燒結(jié)成型而成(用金屬粉末燒結(jié)成型的翅片中會存在許多孔隙,稱之為“多孔介質(zhì)翅片”)。前述用于燒結(jié)翅片的金屬粉末最好選用銅粉末、鐵粉末或鋁粉末,這樣就可保證帶有許多空隙的翅片2 (多孔介質(zhì)翅片)的空隙率在40% 以上。翅片2與管體1的外表面緊緊結(jié)合而連成一體。翅片2的邊緣截面(所謂“邊緣截面”,是指翅片邊緣處的截面)一般設(shè)置成圓弧形、矩形、梯形或三角形,本例中翅片2的邊緣截面為圓弧形(如圖2所示)。翅片2在管體1外表面均勻分布,其高度一般為廣4mm (本例為2mm),在每Im長的管體1上一般設(shè)置有1(Γ300片翅片(本例為300片)。如圖2、圖3所示,所述微毛細槽道3與換熱管的軸向平行,均勻分布在管體1的外表面,微毛細槽道的截面可為三角形、矩形、梯形或半圓形(本例為三角形),其槽深優(yōu)選 0. θΓθ. Imm (本例為 0. 05mm),槽寬優(yōu)選 0. θΓθ. Imm (本例為 0. 05mm)。如圖1所示,本例在管體1的內(nèi)表面還設(shè)置有1(Γ50條的螺旋形槽道4,其槽深優(yōu)選為0. Γ0. 4mm (本例為0. 3mm),槽寬0. ;35讓。本實施例的工作原理如下
金屬粉末燒結(jié)成型的翅片2中會存在許多孔隙,定義為多孔介質(zhì)。根據(jù)流體力學(xué)理論, 當翅片2中液體較少時,翅片的孔隙中會形成汽-液界面,此時會產(chǎn)生很強的毛細力。噴淋到換熱管上的液體在沿管子周向向下滴落之前,部分液體會在金屬粉末燒結(jié)成型的翅片2和軸向的微毛細槽道3產(chǎn)生的毛細力作用下,迅速沿換熱管軸向濕潤換熱管表面。如果翅片附近液體較多,在前述毛細力的作用下,會吸收周邊的液體向翅片2流動,并吸收在翅片內(nèi),從而減薄了翅片周圍換熱管表面液膜的厚度,提高了蒸發(fā)換熱系數(shù)。 如果翅片附近液體較少,甚至出現(xiàn)干涸時,在前述毛細力的作用下,又會推動翅片2內(nèi)的液體向液體較少的區(qū)域流動,避免干涸現(xiàn)象出現(xiàn)??傊诮饘俜勰Y(jié)翅片的毛細力作用下,翅片2可以吸收翅片周圍過多的液體,減薄液膜;或者釋放出液體補充翅片周圍液體較少的區(qū)域;從而起到了保證換熱管表面液膜均勻分布的效果。金屬粉末燒結(jié)翅片具有較大的孔隙率,在液體流量較大的情況下,液體可以直接滲透過金屬粉末燒結(jié)翅片沿軸向流動, 克服了常規(guī)金屬片狀翅片阻礙液體軸向流動的缺點。另一方面,降膜蒸發(fā)器的工作原理是通過換熱管外的液體與換熱管內(nèi)的熱流體進行熱交換,使管外液體發(fā)生蒸發(fā)和沸騰,進而產(chǎn)生蒸汽。而本發(fā)明中管外的多孔介質(zhì)的翅片2增加了換熱面積,提高了換熱效果;同時翅片的多孔隙結(jié)構(gòu)有利于產(chǎn)生更多的氣化核心,進一步增強沸騰換熱。另外,翅片之間的微毛細槽道3也起到了均勻換熱管表面液體、避免管外局部干涸現(xiàn)象的作用。當換熱管表面液體沿軸向分布不均勻時,局部液體多的位置上,微毛細槽道3內(nèi)液體彎液面的曲率半徑變大,表面張力的作用變小,因此造成該處液體內(nèi)部的壓力大;相反,局部液體少的地方,微毛細槽道3內(nèi)液體彎液面曲率半徑變小,表面張力的作用變大,造成該處液體的壓力小。所以,微毛細槽道3內(nèi)的液體在壓力差的作用下,由液體多的地方流向液體少的地方。管內(nèi)的流體在管內(nèi)螺旋形槽道4的作用下,壁面附近的液體邊界層被破壞,有助于提高管內(nèi)流體的換熱系數(shù)。當然,上述實施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點,其目的在于讓人們能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實施,并不能以此限制本發(fā)明的保護范圍。凡根據(jù)本發(fā)明主要技術(shù)方案的精神實質(zhì)所做的等效變換或修飾,都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種降膜蒸發(fā)換熱管,包括管體(1)以及設(shè)在該管體(1)外表面上的若干個翅片 (2),其特征在于所述翅片(2)由金屬粉末燒結(jié)成型而成,且翅片(2)與管體(1)的外表面連成一體,同時在管體(1)的外表面、每相鄰兩翅片(2)之間設(shè)有軸向的微毛細槽道(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降膜蒸發(fā)換熱管,其特征在于所述翅片(2)的邊緣截面呈圓弧形、矩形、梯形或三角形。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的降膜蒸發(fā)換熱管,其特征在于所述翅片(2)均勻分布在管體 (1)的外表面,翅片(2)的高度為廣4mm,每Im長的管體(1)上布置有10 300個翅片(2)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的降膜蒸發(fā)換熱管,其特征在于所述微毛細槽道(3) 均勻分布在管體(1)的外表面,微毛細槽道(3)的截面呈三角形、矩形、梯形或半圓形。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的降膜蒸發(fā)換熱管,其特征在于所述微毛細槽道(3)的槽深為 0. ΟΓΟ. 1mm,槽寬為 0. θΓθ. 1mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的降膜蒸發(fā)換熱管,其特征在于所述翅片(2)是由銅粉末、鐵粉末或鋁粉末燒結(jié)成型而成的多孔介質(zhì)翅片,該多孔介質(zhì)翅片的孔隙率在40%以上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的降膜蒸發(fā)換熱管,其特征在于所述管體(1)的內(nèi)表面設(shè)置有螺旋形槽道(4)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的降膜蒸發(fā)換熱管,其特征在于所述螺旋形槽道(4)共有 10 50條,槽深為0. Γ0. 4mmο
全文摘要
本發(fā)明公開了一種降膜蒸發(fā)換熱管,它包括管體以及設(shè)在該管體外表面上的若干個翅片,所述翅片由金屬粉末燒結(jié)成型且與管體的外表面連成一體,同時在管體的外表面、每相鄰兩翅片之間設(shè)有軸向的微毛細槽道。本發(fā)明解決了傳統(tǒng)換熱管中外表面濕潤性不夠以及換熱管表面液體分布不均勻的問題,從而有效提高換熱管的換熱效果。
文檔編號F28F1/12GK102401598SQ20111037452
公開日2012年4月4日 申請日期2011年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月23日
發(fā)明者林格瑋, 蘇春龍, 陳煥倬 申請人:蘇州新太銅高效管有限公司