[发明专利]一种具有固定汽化核心的多孔壁面换热管及其制备方法

权利要求书

1.一种具有固定汽化核心的多孔壁面换热管的制备方法，所述具有固定汽化核心的多孔壁面换热管由普通换热管、多孔结构壁面层以及固定的汽化核心空穴依次结合构成；利用汽化核心模板管和金属微纳颗粒与普通换热管共烧制得；其特征在于，具体步骤为首先根据普通换热管直径加工汽化核心模板管，设计在汽化核心模板管壁面上汽化核心的分布和尺寸；其次筛选导热性能良好的金属微纳颗粒，并对普通换热管进行表面处理，在汽化核心模板管的汽化核心面上涂覆氧化聚乙烯蜡作为脱模剂，然后将汽化核心模板管与普通换热管利用封头固定压紧，将汽化核心模板管和金属微纳颗粒一起在惰性气体保护下烧结成型；其烧结温度根据不同金属微纳颗粒的尺寸和材料性质而定；其烧结温度为只要金属微纳颗粒熔接，无须达到金属熔融温度；烧结时间为1-5h；烧结完毕后，在惰性气体保护下自然冷却，然后脱模获得具有固定汽化核心的多孔壁面换热管；此多孔壁面换热管具有金属微纳颗粒烧结的多孔毛细结构，利用毛细力引导液体在壁面流动，吸引液体至汽相聚集的干烧壁面区，避免换热管的干烧；同时多孔壁面换热管中的汽化核心空穴成为沸腾传热过程中的定位核化中心，避免多孔结构汽化核心密度过大引起气泡合并形成气膜热阻的现象。

2.根据权利要求1所述具有固定汽化核心的多孔壁面换热管的制备方法，其特征在于，所述加工汽化核心的模板管，其截面形状与普通换热管一致，截面大小根据管外沸腾换热还是管内沸腾换热而定；长度比普通换热管略长；壁面分布有汽化核心突起，用于烧结制备多孔结构中的汽化核心空穴，所述模板管壁面上的汽化核心突起，利用激光溅射或刻蚀进行精密加工；针对不同沸腾工质、传热量与传热面积，汽化核心空穴尺寸根据下式计算：

$Ropt={\[\frac{{\mathrm{\σ\λ}}_l}{\mathrm{\β}{(Q/A)}_m}\]}^{\frac{1}{3}}$

其中Ropt为最佳汽化核心空穴半径；σ为沸腾液体的表面张力；λ_l为液体的导热系数；β为光滑金属基体与沸腾液体之间的接触角；Q为传递热量；A为利用系数法估计的多孔结构换热面积；对于工质为水的沸腾过程其微柱结构尺寸在10-30微米，与水蒸气沸腾气泡尺寸相当。

3.根据权利要求2所述具有固定汽化核心的多孔壁面换热管的制备方法，其特征在于，所述汽化核心突起材质为导热性能良好的金属微纳颗粒或陶瓷材料。

4.根据权利要求2所述具有固定汽化核心的多孔壁面换热管的制备方法，其特征在于，所述汽化核心突起形状为规则或不规则的球形、微柱、圆台或棱锥形状；其尺度为微米级。

5.根据权利要求1所述具有固定汽化核心的多孔壁面换热管的制备方法，其特征在于，所述金属微纳颗粒为铜、铝、镁、钛或其合金材料；其形状为圆形、方形或三角形的空心或者实心颗粒。