[发明专利]一种重力热管式金属泡沫平板换热器

说明书

技术领域

 本发明涉及一种平板换热器，具体涉及一种重力热管式金属泡沫平板换热器。

背景技术

中国石油大学（华东）曾对金属泡沫内流动和换热特点进行了深入研究，指出其具有高通透性(孔隙率通常>85%)、很大的换热比表面积、高导热性能、良好的流体混合能力，是一种良好的强化传热材料(见[文献1] [文献1: Xu HJ, Qu ZG, Tao WQ. Thermal transport analysis in parallel-plate channel filled with open-celled metallic foams. International Communications in Heat and Mass Transfer, 2011, 38(7): 868-873])，而其良好力学性能和轻质的特点，使得金属泡沫适于做具有良好可设计性的换热装置，如换热器、散热器、重整器、热管吸液芯、电子器件温控装置等。[文献2][文献2: Lu W, Zhao CY, Tassou SA. Thermal analysis on metal-foam filled heat exchangers. Part I: Metal-foam filled pipes. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2006, 49(15-16): 2751-2761]的研究结果表明，金属泡沫通道的换热性能远优于光通道。在换热器领域，金属泡沫的换热性能优于带肋片的换热器(见[文献3] [文献3 : Zhao CY, Lu W, Tassou SA. Thermal analysis on metal-foam filled heat exchangers. Part II: Tube heat exchangers[J]. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2006, 49(15-16):2762-2770])。 [文献4] [文献4:赵长颖，杜艳平，李增耀。一种套管式金属泡沫换热器，专利申请号：200610104597.X]曾经提出了一种满填充金属泡沫套管式换热器。需要指出的是，发明申请人在其博士论文中[文献5] [文献5: 徐会金. 金属泡沫内局部非热平衡传热特性研究. 博士论文，西安交通大学，2013年]对金属泡沫套管换热器进行了整场数值模拟，发现金属泡沫换热器的具有优良的换热性能和较为均匀的温度场，但是金属泡沫换热器的压降极大，甚至超出了一般工程应用可接受的范围，只有在高孔隙率时其压降才较低。然而，在压降较低的高孔隙率情况下，由于泡沫导热能力变差，因此换热器效能相对较小。

发明内容

本发明为了解决现有的换热器隔板两侧流体温差大，换热器效能差的问题，进而提供一种重力热管式金属泡沫平板换热器。

本发明为了解决上述技术问题所采取的技术方案是：

本发明所述一种重力热管式金属泡沫平板换热器包括隔板、金属泡沫、多个重力热管、顶板、底板和两个侧板；

所述顶板、底板和两个侧板围合形成矩形框架结构，隔板设置在顶板与底板之间，隔板、顶板和底板均水平设置，隔板的前后侧面连接在两个侧板上，隔板与顶板之间形成低温流体通道，隔板与底板之间形成高温流体通道，低温流体通道和高温流体通道内均烧结有金属泡沫，隔板上开设有多个安装孔，重力热管垂直于隔板设置，重力热管的中段焊接在安装孔上，重力热管的冷凝端位于低温流体通道内，重力热管的蒸发端位于高温流体通道内，低温流体通道内温度高于高温流体通道内温度。

优选的：所述金属泡沫的材料为铜泡沫、铝泡沫、镍泡沫、铁泡沫、铜合金泡沫、铝合金泡沫或镍合金泡沫。

优选的：所述顶板、底板和两个侧板的外壁上均包裹有绝热材料。

优选的：所述绝热材料为泡沫石棉、硅酸铝纤维绝热材料、聚乙烯泡沫保温棉、聚苯乙烯泡沫保温棉或酚醛泡沫保温棉。

优选的：所述顶板、底板和两个侧板均为绝热板。

优选的：隔板至顶板的距离与隔板至底板的距离相等。如此设置，隔板两侧流体的温度差更小。

优选的：所述多个重力热管矩形阵列排布。如此设置，隔板两侧流体的温度差更小。

优选的：所述多个重力热管的布置形式为多行排布，且相邻两行交错设置。如此设置，隔板两侧流体的温度差更小。

本发明与现有技术相比具有以下效果：