[发明专利]一种通孔金属泡沫多孔螺纹管

说明书

技术领域

本发明涉及一种高效双侧强化换热管，具体涉及一种通孔金属泡沫多孔螺纹管。

背景技术

现有的强化传热的技术中，针对单相对流换热，其热阻主要集中在层流底层，强化传热的主要方式是设法降低层流底层厚度和增加其紊流度；针对有相变的沸腾传热，增强其传热的主要方法是增加沸腾换热的汽化核心以及增加气泡生成和脱离的速率。

在提高换热器的换热性能方面，国内外的专家学者作了大量的分析，主要研究方向是提高传热系数。增强传热可通过增加传热面积实现，在设备尺寸不变的情况下，增加传热面积主要通过增加肋片并合理布置实现。由于金属泡沫独特的性能，传热效率高、比表面积大、密度小的优点，可以显著增加换热面积，减少反应热损失。

专利200610104597.x提出了一种套管式金属泡沫换热器，通过填充一定孔隙率、孔密度的金属泡沫增加换热表面，提高换热效率。但是，管内全部填充金属泡沫会使整个系统阻力增加，此外连续厚度的金属泡沫层的存在使得沸腾换热时气泡不能及时逃逸，降低换热效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种空调、制冷及化工等领域用的能够充分发挥螺纹管的强制对流作用，降低层流底层的厚度，增加流体的紊流度，又充分利用多孔泡沫增加汽化核心，降低沸腾过热度，阻力小具有强化传热优点的通孔金属泡沫多孔螺纹管。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：包括金属圆管以及在该金属圆管内周壁上形成的内螺纹通孔金属泡沫，在金属圆管的外周壁上还形成有外螺纹通孔金属泡沫。

本发明的金属圆管内周壁上的内螺纹通孔金属泡沫的凸出端所在位置与金属圆管外周壁上的外螺纹金属通孔泡沫的凹进端所在位置相对应，而金属圆管内周壁上的内螺纹通孔金属泡沫的凹进端所在位置与圆管的外周壁上的外螺纹通孔金属泡沫凸出端所在的位置相对应；金属圆管内外周壁上形成的内螺纹通孔金属泡沫和外螺纹通孔金属泡沫均为5～20度的横向螺纹，且螺旋升角相反；内螺纹通孔金属泡沫和外螺纹通孔金属泡沫其螺旋泡沫肋高为0.1mm～3.0mm，宽度为0.1mm～2.0mm，凹槽的宽度均为0.1mm～3.0mm；内螺纹通孔金属泡沫和外螺纹通孔金属泡沫的肋顶角为25～45度；内螺纹通孔金属泡沫和外螺纹通孔金属泡沫的孔隙率为30～95％，孔径为0.05～3.0mm；金属圆管内外表面的通孔金属泡沫焊接在金属圆管的内外表面，然后在通孔金属泡沫上加工形成螺纹通孔金属泡沫；金属圆管的材料为铜、铝或不锈钢，所述的内、外螺纹通孔金属泡沫材料与金属圆管的材料相同。

本发明采用多孔泡沫螺纹管既克服了螺纹管在核态沸腾传热效果不显著的弱点，又充分发挥了螺纹管的强制对流作用，降低了层流底层的厚度，增加了流体的紊流度；又充分利用多孔泡沫增加汽化核心，降低沸腾过热度，强化传热的优点，同时适当厚度的螺旋型的泡沫层表面工质的流动阻力增加也不是很显著。

附图说明

图1是本发明多孔泡沫螺纹管的结构示意图；

图2是图1的局部放大图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

传统的管式换热器一般由换热管、增强换热元件和辅助换热装置组成，其中增强换热元件可以布置在换热管内和/或管外，如布置在换热管外的铝箔、翅片，布置在换热管内的扰流芯子，都可以增强换热。作为换热元件，金属泡沫高导热系数、高比表面积的独特性能使得换热器的换热效率大大提高。

参见图1，2，本发明包括铜管1以及焊接在铜管1内外表面的孔隙率为30～95％，孔径为0.05～3.0mm的铜通孔金属泡沫，然后在铜管1内外表面的通孔金属泡沫上加工形成螺纹泡沫，即在铜管1内周壁上形成的内螺纹泡沫2，在铜管1的外周壁上还形成有外螺纹通孔金属泡沫3；所述的铜管内周壁上的内螺纹通孔金属泡沫2的凸出端所在位置与铜管的外周壁上的外螺纹通孔金属泡沫3的凹进端所在位置相对应，而铜管内周壁上的内螺纹通孔金属泡沫2的凹进端所在位置与铜管的外周壁上的外螺纹通孔金属泡沫3凸出端所在的位置相对应，铜管内外周壁上形成的内螺纹通孔金属泡沫2和外螺纹通孔金属泡沫3均为5～20度的横向螺纹，且螺旋升角相反；内螺纹通孔金属泡沫2和外螺纹通孔金属泡沫3的螺旋泡沫肋高为0.1mm～3.0mm，宽度为0.1mm～2.0mm，凹槽的宽度均为0.1mm～3.0mm；内螺纹通孔金属泡沫2和外螺纹通孔金属泡沫3的肋顶角为25～45度。管子具体尺寸视使用工况而定。本发明将多孔介质和螺纹管有机的结合在一起，充分利用该两种管子强化传热的优点，增强了单相及相变流动传热，增强了换热效果。

本发明的泡沫螺纹管既使得管内流体发生旋转，产生强烈的二次流，沸腾换热时，金属泡沫多孔表面使得汽化核心增加，产生气泡数目增加，产生的气泡可通过螺旋型的凹槽得以及时脱离、逃逸，从而使核态沸腾换热系数提高，降低了沸腾过热度，沸腾起始点过热度仅有2摄氏度左右。内壁内螺纹泡沫凸出端所在位置与管外周壁上的外螺纹泡沫的凹进端所在位置相对应，可以提高传热管两侧流体换热导热热阻的均匀性。因此，所发明的传热管换热效率高，可以广泛应用于多种单相对流传热或沸腾相变传热的工业领域。