[发明专利]有微米孔的金属骨架和纳米骨架的管式换热器及制造方法

说明书

技术领域：

本发明涉及大比表面积换热器及制造方法，特别涉及在换热器的换热金属基板制作具有微米孔的金属骨架及纳米骨架而实现强化传热的管式换热器及制造方法。

背景技术：

目前换热器不管是板式换热器或管式换热器，要增加换热效率，其主要技术措施是在换热器的金属热交换板，管壁要实现强化传热，在换热器换热基板材料确定后，要实现强化传热，增大传热面积和提高传热系数是最重要的技术措施。大量的强化传热技术都是围绕在换热金属板面或管壁面上用机械加工的方法去增加传热面积，比如在换热板面上制作凹凸纹路，制作鳞片，制作矩形等柱形微观结构，制作粗糙表面等来扩展换热面积，这些机械加工方法得到的表面积与光壁面比仅是几倍表面积的增加，即使采用池沸腾也称大容量沸腾的强化传热原理和实验方法来验证，换热效率也仅是1～2倍的增加，也有在管内插网状物或将传热管表面制成多孔状，使介质换热时气泡核心的数量大幅度增加从而提高传热系数的报道，提高传热效率也不过是1～2倍。

发明内容：

    本发明的目的是为了克服以上不足，提供一种能大大提高传热效率和节约材料，降低成本的有微米孔的金属骨架和纳米骨架的管式换热器。本发明的另一个目的是为了提供这种管式换热器的制造方法。

本发明的目的是这样来实现的：

本发明有微米孔的金属骨架和纳米骨架的管式换热器，换热金属管管壁的至少一面上有一层与换热金属板的光壁面结构不同的具有微米孔的金属骨架结构层，具有微米孔的金属骨架结构层上布满纳米金属和/或陶瓷骨架，具有微米孔的金属骨架结构层和具有纳米金属和/或陶瓷骨架的总表面积比换热金属板光壁面至少增加10倍。

上述的具有微米孔的金属骨架结构层是泡沫金属材料制成。

上述的具有微米孔的金属骨架结构层是烧结金属纤维网材料制成。

上述的具有微米孔的金属骨架结构层是烧结金属编织网材料制成。

上述的换热金属管管壁面与具有微米孔的金属骨架结构层之间在换热金属管管壁上沉积有一层至少有防腐蚀性能或增加金属骨架熔结连接性能或增加热传导性能或改变基板材料与微米孔结构层材料等同性能的涂层。

上述的具有微米孔的金属骨架结构层及纳米金属和/或陶瓷骨架与热冷交换流体介质接触的表面上涂覆有一层疏水性低表面能的涂层。

上述的具有微米孔的金属骨架与换热金属管管壁面之间有便于热冷交换流体介质流动的间隙，该间隙为0.1毫米～1毫米。

上述的换热金属管管壁纵向断面为增大换热面积而增加管壁周长的异型管。

上述的的换热金属管管壁远离具有微米孔的金属骨架结构层另一面上固定有扩大表面积用于热交换的翘片结构。

本发明有微米孔的金属骨架和纳米骨架的管式换热器的制造方法，该制造方法是首先在片状或带状金属板的至少一面上制造具有微米孔金属骨架结构层，其次是在具有微米孔的金属骨架上结构层上制取纳米金属和/或陶瓷骨架，再将具有微米孔的金属骨架结构层及其上具有纳米金属和/或陶瓷骨架的片状或带状金属材料裁切、焊制或制作为管式换热器。

上述的方法中是在热交换的换热金属板面上直接制作具有微米孔的金属骨架结构层，然后在具有微米孔的金属骨架结构层上制作纳米金属和/或陶瓷骨架，用微米孔的金属骨架结构层及其上具有的纳米金属和/或陶瓷骨架的片状或带材金属材料纵向裁切，带材纵向卷管对对接合缝焊接成为管式换热器。

上述的方法中是将具有微米孔的泡沫金属材料或具有微米孔的烧结金属纤维网或具有微米孔的烧结编织金属丝网作为具有微米孔的金属骨架结构层，然后在具有微米孔的金属骨架结构层上制作具有纳米金属和/或陶瓷骨架，再将具有微米孔的金属骨架结构层和纳米金属和/或陶瓷骨架与换热金属板面采用焊接熔焊覆合在一起，再将此片状或带状金属材料纵向裁切，对板材或带材纵向成管对对接合缝焊接成为管式换热器。

上述的方法中是将具有微米孔的泡沫金属材料或具有微米孔的烧结金属纤维网或具有微米孔的烧结编织金属丝网的作为具有微米孔的金属骨架，与管式换热器换热金属板面熔焊在一起，然后在此结构层上制作纳米金属和/或陶瓷骨架，用此具有微米孔的金属骨架结构层及其上具有纳米金属和/或陶瓷骨架的片状或带状金属材料经纵向裁切，对板材或带材纵向成管对对接合缝焊接成管式换热器。

上述的方法中金属骨架结构层与换热金属板金属管管壁之间的焊接是用电子束或激光束或高频焊接或接触焊方法中的至少一种，对其点焊接或条形焊。