[实用新型]一种铜镍合金高通量管

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种铜镍合金高通量管。

背景技术

目前国内大型化工企业，包括石油化工和煤化工低碳烯烃分离过程普遍使用传统的管壳式换热器，该换热器采用光滑表面管。该换热器虽然制造方便、价格便宜、维护简单，但是效率低下，无法实现能量节约利用。国外普遍采用高效换热管，制造高效换热器，不但可以提高换热效率，而且可以节约蒸汽量。常用的高效管有T型管、翅片管，波纹管、螺纹管、多孔表面管、高通量管等。这些换热管都有自己的适用范围和优缺点，但是综合比较，高通量管在沸腾换热和冷凝传热中换热效果最好，其中多孔表面的沸腾传热系数达到光管的10倍以上，纵槽的冷凝传热达到光管的3-4倍。

目前现有的高通量管无法制造外表面烧结多孔层/内表纵槽铜镍合金管。因为，一部分属于单面强化管，一部分属于异种材质烧结多孔层的双面强化管。

专利申请号为CN200920193165的专利文件中公开的机加工多孔表面强化沸腾管，其通过机加工的方法在管子的外表面制造出多孔层，该方法制造的多孔表面无法与烧结多孔表面相比，首先烧结多孔表面的当量直径在70-90μm左右，而机加工的多孔表面当量直径在100-400μm，远大于烧结多孔表面，所以其产生的汽化核心数量远小于烧结多孔表面，所以其换热效率远小于烧结多孔表面。另一方面本发明的强化管主要用于石油化工的低碳烯烃分离过程中，这些有机溶剂表面张力很小，很适合烧结多孔表面，而机加工多孔表面，由于当量直径太大，所以只适合表面张力较大介质的蒸发，如水，因此在石化工业中不适合。

专利申请号为CN101738124A的专利文件中公开的内翅片外烧结多孔层管，其管外烧结多孔层属于异种材质，烧结难度低，结合强度也低。管内为螺旋型低翅片，加工容易，不能用于立式换热器中。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种铜镍合金高通量管，一方面解决单面强化管整体换热效果差的瓶颈问题，另一方面解决铜镍合金内表面纵槽加工难题，还解决了铜镍合金金属粉末与基体直接烧结不牢固的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了如下的技术方案：

本实用新型一种铜镍合金高通量管，其包括铜镍合金的基管，所述基管的内表面沿轴向设置有若干整体辊轧成型的纵槽，所述基管的外表面设置有与所述基管同材质的多孔层。

进一步地，所述纵槽的数量为40～50条。

进一步地，所述纵槽的槽深为0.3-0.5mm。

进一步地，所述多孔层厚度为0.25-0.60mm，孔隙率为60-80％，当量直径为70～90μm。

进一步地，所述多孔层的当量直径为80μm。

本实用新型可以同时强化沸腾传热和冷凝传热，内表面纵槽通过模具辊轧出来，纵槽延轴向均匀分布，最大偏差2个纵槽尺寸，烧结多孔表面通过采用铜镍合金粉末与基体在高温下烧结在一起，因为是同种材质，相容性好，结合强度高，实验证明在石油化工行业使用十年也不脱落，能广泛应用于石油化工和各种精细化工企业的低碳烯烃蒸汽器、再沸器和冷凝器中。

本实用新型是一种双面强化管，在外表面烧结多孔层，内表面设置低纵槽，纵槽采用模具在管内加工形成，纵槽的深度为传统外表面纵槽的1/3左右，表面烧结多孔层，通过将粘结剂和粉末调成料浆，涂覆在换热管表面，晾干后，在通有保护气氛的烧结炉中高温烧结，形成均匀的多孔层。

本实用新型双面强化管的内表面纵槽基体采用适当硬度的软态铜镍合金(如铜镍合金C70600)，因为硬质铜镍合金在加工纵槽的过程中，容易造成基体开裂，但是如果材质过软，又容易造成基体变形，在加工纵槽时，槽深、槽宽等参数控制不准，形成废品，因此材料的硬度非常重要。外表面同质烧结多孔层，采用保护气氛烧结，防止在烧结中金属粉末和基体氧化，采用在粉末中添加低温助剂和活化剂，将烧结温度降低到1000度左右，防止基体变形和熔化。通过控制粉末粒度分布，可以控制多孔层厚度均匀性；通过控制涂覆和烧结的时间，可以控制多孔层的厚度；通过控制烧结温度和时间，可以控制烧结多孔层的结合强度。经过优化后的多孔表面结合强度可以达到4A-5A，使用寿命可以达到10年以上。本实用新型的换热管属于双面强化管，比一般的单面强化管的换热性能大幅度提高，可以大幅减小换热器的体积和换热面积，一般可以比同类单面强化换热管换热面积削减一半，节约原材料。