[发明专利]一种提高换热器换热系数的表面处理方法

说明书

本发明涉及一种提高换热器换热系数的表面处理方法，属于换热器技术领域。本发明将铜盐加入到水中配制成铜盐溶液，将银盐加入到水中配制成银盐溶液；将酸加入到铜盐溶液中得到铜盐‑酸表面处理溶液，将酸加入到银盐溶液中配制成银盐‑酸表面处理溶液；在温度为20~90℃条件下，将换热器置于铜盐‑酸表面处理溶液或银盐‑酸表面处理溶液中处理0.5~8h即得换热器多孔表面；或者配制酸溶液，在温度为20~90℃条件下，将换热器置于铜盐溶液或银盐溶液中浸泡反应0.1~30s，再置于温度为20~90℃的酸溶液中浸泡反应0.5~8h即得换热器多孔表面。本发明方法利用置换反应可以有效提高换热器换热系数，强化工质的沸腾传热。

技术领域

本发明涉及一种提高换热器换热系数的表面处理方法，属于换热器技术领域。

背景技术

传热强化技术的最重要进展，是通过改变形貌以带来高性能的核态沸腾带来的。液体工质的沸腾传热相对其单相强制对流来说传热系数高出1~2个数量级。从上个世纪60年代开始，商业化的强化传热表面逐渐出现。根据强化原理主要分为三类：表面涂敷物、涂层和整体粗糙法。在这些方法中，微结构化表面传热能力最显著，经济效益最高，因而也最受关注。

对于表面覆盖方法，覆盖层由金属材料制成，因此导热性能好，可以耐受很高的热流密度(超过10⁶W m^-2 )。这种方法的最大缺点就是生产工艺太复杂。机械加工出的微多孔、微槽结构表面导热率高，也能耐受很高热流密度，但它们的生产属于劳动力密集型，并且形成的孔穴往往很大，这意味着一方面能够提供的毛细压力太小，一方面对高度润湿性的有机物的强化效果降低。此外，其孔隙率较低，约为30~35%。火焰或者等离子喷涂的微结构传热性能虽高，但是结构参数难以精确控制，并且不能在管子内表面制造出金属多孔层。此外，因为加工过程伴随很高温度，孔穴容易收缩，颗粒容易熔化，因此孔隙率较低(30~45%)。使用烧结工艺制成的微多孔表面传热性能非常优秀，具有目前公认的最佳传热强化性能，再加上生产容易、可以烧结在金属管子的内外表面，但其成本高。目前利用化学腐蚀获得换热器多孔表面结构的办法存在如下问题：（1）因为这种方法得到的多孔层的孔径小、分布不均匀；（2）因为材料的强度下降且使用寿命较短；（3）加工工艺复杂、成本较高。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种提高换热器换热系数的表面处理方法，本发明方法利用换热器表面的金属置换铜盐-酸表面处理溶液或银盐-酸表面处理溶液中的氢离子和惰性金属离子铜离子或银离子，反应过程中，惰性金属离子铜离子或银离子先被换热器表面金属置换成铜单质或银单质附着在换热器的金属表面，铜单质或银单质与换热器的金属形成原电池，铜盐-酸表面处理溶液或银盐-酸表面处理溶液中惰性金属离子铜离子或银离子与换热器的金属单质发生置换反应形成铜纳米颗粒或银纳米颗粒沉积在换热器的金属单质表面，与铜颗粒接触的换热器金属不断失去电子生成金属离子溶于铜盐-酸表面处理溶液或银盐-酸表面处理溶液中，铜盐-酸表面处理溶液或银盐-酸表面处理溶液的氢离子在铜纳米颗粒表面或银纳米颗粒表面得电子生成氢气，同时，随着与铜纳米颗粒或银纳米颗粒接触的换热器金属单质不断消失，铜纳米颗粒或银纳米颗粒逐渐向换热器的内部运动，并形成孔道，通过控制铜盐-酸表面处理溶液或银盐-酸表面处理溶液中惰性金属离子铜离子或银离子的浓度，可以调控换热器的孔洞的密度分布。