[发明专利]多孔表面U型换热管

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于石油、化工、冶金等工业领域中的管壳式换热器中换热管，尤其涉及一种U型管式换热器中换热管。

背景技术：

换热器广泛应用于化工、化肥、炼油、动力、建筑、食品等工业部门。传统的管壳式换热器用管通常采用光滑管，这类换热管传热效率低。由于多孔管在多孔表面人为提供了大量的毛细孔穴，为沸腾传热提供了大量的汽化核心，和光滑表面相比，多孔表面上汽泡发射频率高，活化孔数多，汽泡跃离直径大。因此，表面多孔管具有良好的沸腾传热本领，其传热系数可以达到相同光滑管的5～15倍，在很小的温差下维持沸腾，并且具有良好的抗结垢性能。采用U型管制作的换热器主要优点在于管束可以自由伸缩，不会因管壳之间的温差而产生热应力，热补偿性能好；管程为双管程，流程较长，流速较高，传热性能较好，承压能力强，管束可从壳体内抽出，便于检修和清洗，且结构简单，造价便宜。热交换用多孔管及其制造方法(200610139226.5)、一种表面多孔管的低温烧结方法(03116481.1)、多孔管(02291429.3)、热交换器用多孔管及热交换器用多孔管的扩管方法(200480033028.X)、扁平多孔管以及热交换器(200580029119.0)等专利提出了几种多孔管的样式及成型方法，但这些专利均未涉及多孔表面U型管的成型方法，本发明主要应用于优点显著的U型管换热器中的换热管。

发明内容

本发明的目的是克服传统的换热管传热效率低的缺点，发明一种强化沸腾传热的换热管，以提高换热器的传热效率，降低现有换热器的运行能耗和设备投资。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种多孔表面U形换热管，其特征在于，所述的换热管1为U形，包括基管2以及附着在基管2表面的多孔层3；换热管1外径为Φ10mm～Φ57mm，换热管表面多孔层3厚度为0.1～0.5mm，孔隙率为30％～60％，U形换热管1弯管段的最小弯曲半径R_min不小于换热管外径的2倍；换热管1的两个端部为光滑表面，光滑表面的长度L≤300mm。

上述基管的材质可以是碳钢、合金钢、不锈钢和铜合金中的一种。

换热管的多孔表面可以通过机床在换热管基体外表面上直接加工形成，也可以在换热管基体外表面上高温烧结或高温喷涂一层金属粉末而形成，金属粉末可以是铁基粉末和铜基粉末。

生产中可根据实际布管需要在弯管机上制取不同弯曲半径的表面多空U型换热管，并根据换热器管板的厚度确定L的尺寸。生产中，换热管表面多孔层3厚度为0.1～0.5mm，基管厚度根据不同规格的管材，其厚度0.5～10mm不等。

有益效果

1、沸腾传热的效率取决于换热表面上汽化核心数目，多孔表面换热管比光滑表面换热管换热表面上更容易产生气泡核心，多孔表面换热管可有效强化沸腾传热，与光滑表面换热管相比，管外沸腾传热系数提高5～15倍。

2、本发明用于U型管式管壳式换热器中的换热管，U型管式换热器的主要优点在于管束可以自由伸缩，不会因管壳之间的温差而产生热应力，热补偿性能好；管程为双管程，流程较长，流速较高，传热性能较好，承压能力强，管束可从壳体内抽出，便于检修和清洗，且结构简单，造价便宜。

附图说明

图1多孔表面U形换热管示意图，其中：1-U形换热管，2-基管，3-多孔层，I-2，3在图2中的放大图，R_min-换热管的最小弯曲半径，L-端部光滑表面的长度。

图2为图1中I处多孔表面换热管局部放大图(剖视图)。其中：2-基管，3-多孔层，本图中基管和多孔层厚度为非比例放大。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步阐述。

实施例：

(一)多孔表面U型换热管的制备

1、烧结法

(1)备料

选择金属换热管，管长不限，管子先进行抛光处理，然后进行喷砂处理，增加表面的粗糙度及粉末与基体的结合强度，然后进行除油处理。选择100～300目数的金属粉末。

(2)烧结多孔管

在基体金属表面均匀地涂上一层粘结剂溶液，再覆以一定目数的青铜粉末，当粘结剂溶液风干后，将其放置于烧结炉内，在氮气气保护下加热至金属粉末表面有熔化趋势，恒温20min左右，使粘结剂分解挥发，金属粉末烧结成一体并烧结在基体上，这样就在金属基体表面形成一层多孔金属覆盖层。

由此制得的换热管表面多孔层3(如附图2所示)厚度为0.2～0.3mm，孔隙率为50％～60％。两端光滑表面长度L为150mm。

(3)弯管