專利名稱：一種強化冷凝傳熱管及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及強化傳熱技術(shù)，尤其涉及一種強化冷凝傳熱管及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，強化傳熱管已在各類換熱設(shè)備中得到廣泛的應(yīng)用。尤其是制冷與空調(diào)系統(tǒng)中所用的冷凝器，蒸汽在管外凝結(jié)時的相變換熱熱阻相當(dāng)、甚至大于管內(nèi)強制對流換熱熱阻，因此，強化管外的凝結(jié)換熱對于提高冷凝器等的傳熱性能可以起到顯著的效果。多孔表面強化管是60年代末發(fā)展起來的高效強化傳熱的一種換熱管，它的表面能在較低的溫差下保持高效傳熱，具有高的臨界熱流密度和好的反堵塞能力等優(yōu)點。多孔表面對水、氟利昂、乙醇、石油等多種工質(zhì)的冷凝換熱均有顯著的強化作用。具有多孔表面的高通量換熱管以其良好的冷凝換熱性能用于各種具有相變的換熱過程，如汽化器、冷凝器等，隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，熱管研究和應(yīng)用的領(lǐng)域也將不斷拓寬，在石油、冶金、 制冷等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。根據(jù)表面冷凝強化傳熱機理表明，強化冷凝傳熱管的傳熱性能主要取決于管外結(jié)構(gòu)。絲網(wǎng)式的管外機構(gòu)可得到較高的毛細(xì)力和較高的毛細(xì)提升高度，但因滲透率較低，液體回流阻力較大，傳熱管的軸向傳熱能力受到限制。此外其制造繁雜、生產(chǎn)效率低，由于絲網(wǎng)與管壁接觸不良導(dǎo)致較大的徑向熱阻，工藝重復(fù)性差，故在細(xì)長微熱管中逐漸由其它結(jié)構(gòu)取代。外翅片式傳熱管雖然其傳熱能力比較好，但缺點也十分明顯，它對翅片的深度和角度要求很高，而且其方向性很強，當(dāng)傳熱管出現(xiàn)大彎折的時候，外翅片管方向性的特性就成了致命缺點，導(dǎo)致導(dǎo)熱性能大幅度下降，另外，其加工比較困難，加工過程中刀具磨損比較嚴(yán)重，加工成本比較高等缺點，而在應(yīng)用上受到了一定的限制。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點和不足，本發(fā)明提供一種強化冷凝傳熱管及其制備方法，其工藝簡單，具有高毛細(xì)力、高傳熱量、低熱阻等優(yōu)點。本發(fā)明技術(shù)方案—種強化冷凝傳熱管的制備方法，如下步驟(I)準(zhǔn)備一金屬管，并對金屬管表面進(jìn)行清洗除油；(2)準(zhǔn)備兩個堵頭,該堵頭為外套式堵頭,其具有本體；(3)多孔層的制備，將堵頭的本體的分別套入金屬管的兩個外端部，將金屬管放入相應(yīng)的燒結(jié)模具內(nèi)，金屬管因本體的支撐，使金屬管的外表面與燒結(jié)模具的內(nèi)表面之間形成環(huán)形空腔，然后將金屬粉末填入該環(huán)形空腔內(nèi)；(4)高溫?zé)Y(jié)，將燒結(jié)模具放入燒結(jié)爐中燒結(jié)，隨爐冷卻至室溫后打開燒結(jié)模具， 去除兩端堵頭即得到強化冷凝管。上述步驟(2)所述本體的內(nèi)壁與金屬管的外壁間隙配合，本體的外壁與燒結(jié)模具間隙配合；上述步驟(3)所用燒結(jié)模具的材料為石墨或不銹鋼中的一種。上述步驟(3)金屬粉末是粒徑為100-300目的銅粉末顆粒，最好是粒徑為100-300 目的紫銅粉末顆粒。上述步驟(4)高溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)溫度為800 1000°C，燒結(jié)時間為30 90min。上述制備方法所得到的一種強化冷凝傳熱管，該強化冷凝傳熱管包括金屬管及結(jié)合在其表面的多孔層，所述多孔層為100-300目的銅粉末顆粒與金屬管經(jīng)固相燒結(jié)成為一體。所述金屬管外徑為3mm 16mm,壁厚O. Imm Imm ;金屬管為銅、招、不銹鋼中的任
意一種；為達(dá)到理想傳熱效果，金屬管最好采用紫銅。所述多孔層厚度為O. Imm I. 5mm。所述金屬管長度為160mm 300mm。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是I.本發(fā)明采用的采用多孔層換熱，多孔層具有較高的毛細(xì)抽吸力，高傳熱量與低熱阻的優(yōu)點。2.本發(fā)明采用了紫銅粉末顆粒(球形顆粒)燒結(jié)而成多孔層表面結(jié)構(gòu)，多孔層的材質(zhì)跟金屬管的材質(zhì)可以相同，金屬管的機械強度基本不變，并且具有更好的傳熱性能。3.本發(fā)明采用的燒結(jié)方法可以滿足工業(yè)化應(yīng)用的要求，工藝簡單可行，能夠?qū)崿F(xiàn)批量生產(chǎn)，效率高，成本低。4、本發(fā)明技術(shù)手段簡便易行，成本低廉，便于推廣應(yīng)用。


圖I為本發(fā)明強化冷凝傳熱管結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明強化冷凝傳熱管局部結(jié)構(gòu)實物示意圖。圖3為本發(fā)明所使用燒結(jié)模具結(jié)構(gòu)示意圖。圖3a為圖3的截面示意圖。圖4為本發(fā)明所述的強化冷凝傳熱管制備過程示意圖。
具體實施例方式下面對本發(fā)明的具體實施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，但本發(fā)明的實施方式不限于此。圖I為強化冷凝傳熱管，該強化冷凝傳熱管包括金屬管I及結(jié)合在其表面的多孔層2，所述多孔層2為100-300目的銅粉末顆粒與金屬管I經(jīng)固相燒結(jié)成為一體。所述多孔層2厚度為O. Imm I. 5mm。所述金屬管I長度為160mm 300mm。金屬管I外徑為3mm 16mm,壁厚O. Imm Imm ;金屬管I為銅、招、不銹鋼中的任意一種；如圖4所示。上述強化冷凝傳熱管的制備方法如下(I)準(zhǔn)備一金屬管1，并對金屬管I表面進(jìn)行清洗除油；目的是保證金屬粉末(銅粉末顆粒，最好采用紫銅粉末顆粒)與其外表面的良好接觸，也有利于燒結(jié)過程金屬粉末與表面的結(jié)合。
(2)準(zhǔn)備兩個堵頭3，該堵頭3為外套式堵頭，其具有本體3-1 ；(3)多孔層2的制備，將堵頭3的本體3-1的分別套入金屬管I的兩個外端部，將金屬管I放入相應(yīng)的燒結(jié)模具4內(nèi)，金屬管I因本體3-1的支撐，使金屬管I的外表面與燒結(jié)模具4的內(nèi)表面之間形成環(huán)形空腔，然后將金屬粉末填入該環(huán)形空腔內(nèi)；為保證金屬粉末的均勻，可在填充過程中不停地震動整個燒結(jié)模具4。燒結(jié)模具4可以是易脫模、且耐高溫的金屬管，或者是由石墨或不銹鋼制成的管套；(4)高溫?zé)Y(jié)，將燒結(jié)模具4放入燒結(jié)爐中燒結(jié)，隨爐冷卻至室溫后打開燒結(jié)模具 4，去除兩端堵頭3，即得到強化冷凝管。此時金屬粉末因燒結(jié)而形成多孔層2，多孔層2又與金屬管I的外表面因燒結(jié)而結(jié)合。上述步驟⑵所述本體3-1的內(nèi)壁與金屬管I的外壁間隙配合，本體3-1的外壁與燒結(jié)模具間隙配合；上述步驟(3)所用燒結(jié)模具4的材料為石墨或不銹鋼中的一種。上述步驟(3)金屬粉末是粒徑為100 300目的銅粉末顆粒，最好采用紫銅粉末顆粒。上述述步驟(4)高溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)溫度為800 1000°C ( 一般約950°C )，燒結(jié)時間為30 90min (或者約60min)。本發(fā)明提出的強化冷凝傳熱管有更好的傳熱性能。具有較高的毛細(xì)抽吸力，并較大地改善了徑向熱阻，具有高熱傳量、低熱阻的優(yōu)點。其熱傳輸能力強，在彎曲后的熱傳輸能力影響不大，符合電子器件芯片高集成度的發(fā)展趨勢。這種強化冷凝傳熱管其表面多孔層適宜于在低溫條件下操作，特別適宜于使用致冷劑換熱過程。強化冷凝傳熱管采用了紫銅，紫銅具有較高的傳熱系數(shù)，表面結(jié)構(gòu)與管體具有相同的材質(zhì)，從而不改變管子的機械強度；燒結(jié)式多孔層結(jié)構(gòu)具有較高的毛細(xì)力，提高了管子的傳熱性能。多孔層2的孔隙率、滲透率可控等優(yōu)點，容易滿足工業(yè)化應(yīng)用的要求。如上所述便可較好地實現(xiàn)本專利。以上所述僅為本發(fā)明較佳實施例而已，不能以此限定本發(fā)明實施的范圍，即依本發(fā)明申請專利范圍及說明書內(nèi)容所做的等效變化與修飾，皆應(yīng)仍屬于本發(fā)明專利涵蓋的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種強化冷凝傳熱管的制備方法，其特征在于如下步驟(1)準(zhǔn)備一金屬管，并對金屬管表面進(jìn)行清洗除油；(2)準(zhǔn)備兩個堵頭，該堵頭為外套式堵頭，其具有本體；(3)多孔層的制備，將堵頭的本體的分別套入金屬管的兩個外端部，將金屬管放入相應(yīng)的燒結(jié)模具內(nèi)，金屬管因本體的支撐，使金屬管的外表面與燒結(jié)模具的內(nèi)表面之間形成環(huán)形空腔，然后將金屬粉末填入該環(huán)形空腔內(nèi)；(4)高溫?zé)Y(jié)，將燒結(jié)模具放入燒結(jié)爐中燒結(jié)，隨爐冷卻至室溫后打開燒結(jié)模具，去除兩端堵頭即得到強化冷凝管。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的強化冷凝傳熱管的制備方法，其特征在于，步驟(2)所述本體的內(nèi)壁與金屬管的外壁間隙配合，本體的外壁與燒結(jié)模具間隙配合。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的強化冷凝傳熱管的制備方法，其特征在于，步驟(3)所用燒結(jié)模具的材料為石墨或不銹鋼中的任意一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的強化冷凝傳熱管的制備方法，其特征在于，步驟(3)金屬粉末是粒徑為100-300目的銅粉末顆粒。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的強化冷凝傳熱管的制備方法，其特征在于，金屬粉末是粒徑為100-300目的紫銅粉末顆粒。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的強化冷凝傳熱管的制備方法，其特征在于，所述步驟(4)高溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)溫度為800 1000°C，燒結(jié)時間為30 90min。
7.根據(jù)權(quán)利要求I 6中任一項制備方法所得到的一種強化冷凝傳熱管，其特征在于， 該強化冷凝傳熱管包括金屬管及結(jié)合在其表面的多孔層，所述多孔層為100-300目的銅粉末顆粒與金屬管經(jīng)固相燒結(jié)成為一體。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法所得到的一種強化冷凝傳熱管，其特征在于，所述金屬管外徑為3mm 16mm,壁厚O. Imm Imm ;金屬管為銅、招、不銹鋼中的任意一種。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法所得到的一種強化冷凝傳熱管，其特征在于，所述多孔層厚度為O. Imm I. 5mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制備方法所得到的一種強化冷凝傳熱管，其特征在于，所述金屬管長度為160mm 300mm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種強化冷凝傳熱管及其制造方法，屬于傳熱設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。該強化冷凝傳熱管包括金屬管及結(jié)合在其表面的多孔層，多孔層與金屬管經(jīng)固相燒結(jié)成為一體，其制備方法包括金屬管的制備、多孔層的制備及高溫?zé)Y(jié)。所制得的強化冷凝傳熱管與現(xiàn)有的技術(shù)相比，具有制備方法簡單，表面多孔層毛細(xì)力大，孔隙率、滲透率可控等優(yōu)點，容易滿足工業(yè)化應(yīng)用的要求。
文檔編號B22F3/11GK102601372SQ201210078779
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月22日
發(fā)明者周述璋, 湯勇, 袁巧霞 申請人:華南理工大學(xué)