[发明专利]碳化硅-金属复合翅片式换热管及其制备方法

说明书

本发明提供了一种碳化硅‑金属复合翅片式换热管，包括碳化硅管、粘合层和金属管，金属管套于碳化硅管的外侧，粘合层置于金属管和碳化硅管之间，粘合层为金属层或合金层，金属管的外侧设置翅片。本发明的碳化硅‑金属复合翅片式换热管在金属管和碳化硅管之间设置包含金属或合金的粘合层，用导热性和耐热性优良的金属或合金作为粘合层填充了金属管和碳化硅管之间的空气层，并把碳化硅管和金属管粘合成为一个复合的整体，可以填补碳化硅管外表面的凹凸不平，使碳化硅管、金属管与粘结层之间实现了连续性的面接触，克服了碳化硅管和金属管间因点接触而传热效率低的缺点，强化了传热效果，解决了换热管内的热酸液与外部气体间换热效率低的问题。

技术领域

本发明涉及换热管技术领域，尤其涉及一种碳化硅-金属复合翅片式换热管及其制备方法。

背景技术

在工业过程中，当热的酸液与空气进行换热时，需要用到耐酸耐热的换热管。普通的铁基合金，如304、316L不锈钢等对热的酸液的耐腐蚀性能都不好，而能耐受热酸液腐蚀的特种铁基合金，如哈氏合金，都是价格昂贵。因此，需要寻找一种对热的酸液具有高的耐蚀性而且价格低廉的换热管。而碳化硅管具有高强度、耐高温、耐腐蚀、热膨胀系数低、导热系数大、抗热震性好等优良性能，而且价格适中，它是热的酸液进行换热的优良材料。当碳化硅管用于液-气换热时，由于气体侧的换热系数很低，导致总换热系数也较低，因此需要增大气体侧的换热面积，而换热管增大换热面积的一般方法是进行翅片化，但限于碳化硅管的无机材料的特性，加工制作翅片的成本较高。中国专利201620832494.4提出了一种翅片化的方法，即在碳化硅管的外面包覆一层金属，再在所包覆的金属上面设置外翅片。显然，采用包覆的方法把金属包覆在碳化硅管的外面，碳化硅管与金属的贴合是无法保证其紧密性的，一旦出现缝隙，将导致空气进入缝隙中，使换热性能劣化；而且碳化硅管的表面本身也凹凸不平，即使碳化硅管与金属很好包覆，从微观上观察，碳化硅管的外表面与金属的接触处也是点接触，无法做到面接触，也将降低其传热系数。

因此，急需对现有的耐酸耐热的换热管的结构进行改进优化，以提高其传热效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种碳化硅-金属复合翅片式换热管及其制备方法，以解决现有的耐酸耐热的换热管成本高、传热效率低等问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种碳化硅-金属复合翅片式换热管，包括碳化硅管、粘合层和金属管，金属管套于碳化硅管的外侧，粘合层为金属层或合金层，金属管外侧设置翅片。较佳地，碳化硅管的外径与金属管的内径相差在3mm内，以降低热阻，而粘合层正好填充这3mm的空隙。

较佳地，碳化硅管采用烧结方法制备，烧结方法包括重结晶法、反应烧结法、无压烧结法、热压烧结法。

较佳地，金属管和碳化硅管为同轴套设。

较佳地，翅片为方形、螺旋状、圆形，以提高传热效率。

较佳地，金属管为不锈钢管。

较佳地，粘合层包含熔点在700℃以下的金属或合金。具体的粘合层包括Zn、Al、Sb、Cd、Bi、Sn、Pb、In等金属及含有这些金属且熔点在700℃以下的合金。

一种碳化硅-金属复合翅片式换热管的制备方法，包括如下步骤：

(1)提供金属管和碳化硅管，金属管的外侧设置翅片；

(2)将金属管套于碳化硅管的外侧；

(3)在金属管和碳化硅管的同一端将胶泥填充述金属管和碳化硅管之间，并固化；

(4)将金属或合金从金属管和碳化硅管的另一端填充于金属管和碳化硅管之间，并形成粘合层。

较佳地，步骤(4)为将金属或合金的粉末填充于金属管和碳化硅管之间，升温熔融后保温，冷却后形成粘合层。