專利名稱：一種超導(dǎo)納米傳熱板式換熱器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及傳熱和傳質(zhì)領(lǐng)域，特別是一種超導(dǎo)納米傳熱板式換熱器及其制造方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的熱交換器都是采用兩種不同的介質(zhì)通過(guò)表面，在兩種傳熱介質(zhì)被動(dòng)力驅(qū)動(dòng)時(shí)， 才能產(chǎn)生表面換熱，不論是管式或板式都采用同一種模式，動(dòng)力消耗很大，沒(méi)有蒸發(fā)和冷凝 的自然過(guò)程。在現(xiàn)時(shí)國(guó)際社會(huì)的能源短缺之時(shí)，節(jié)能裝備是節(jié)能降耗的關(guān)鍵。不論采用什 么形式的有效先進(jìn)的監(jiān)測(cè)方法最終還是由裝備工藝過(guò)程實(shí)現(xiàn)不斷改進(jìn)創(chuàng)新才能提升一次 能源或零能耗(低品位能源)充分利用，也包括余熱的有效回收利用。超導(dǎo)納米傳熱板式換 熱器與傳統(tǒng)的換熱設(shè)備有本質(zhì)的區(qū)別，它是通過(guò)超導(dǎo)納米溶液被加熱后蒸發(fā)，在無(wú)阻力狀 態(tài)下發(fā)生相變；對(duì)板束內(nèi)加熱后傳遞給另外各種不同的介質(zhì)，完成蒸發(fā)冷凝循環(huán)傳熱過(guò)程， 所以在傳熱和傳質(zhì)換熱領(lǐng)域是創(chuàng)新的高效節(jié)能換熱設(shè)備。超導(dǎo)納米傳熱板式換熱器在國(guó)內(nèi) 外屬首創(chuàng)，將傳統(tǒng)的焊接板改成板束進(jìn)行工藝調(diào)整創(chuàng)新，可在不同壓力、不同溫度、不同應(yīng) 用范圍內(nèi)進(jìn)行高效的傳熱。這是解決落實(shí)提高經(jīng)濟(jì)效益，降低“單位”能耗關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是為使傳熱器能在不同壓力、不同溫度、不同應(yīng)用范圍內(nèi) 進(jìn)行高效的傳熱，旨在制造出一種新型的板式換熱器。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是提供一種超導(dǎo)納米傳熱板式換熱器，由多個(gè)超導(dǎo)納米板 束焊接組合而成，所述板束由多個(gè)傳熱板片焊接而成并進(jìn)行真空封閉，每個(gè)所述板束包括 蒸發(fā)段和冷凝段，所述板束內(nèi)填充有超導(dǎo)納米介質(zhì)。本發(fā)明還提供一種超導(dǎo)納米傳熱板式換熱器的制造方法，該方法包括以下步驟
1)采用數(shù)值模擬設(shè)計(jì)傳熱板片模具，確定傳熱板片的熱效率及流動(dòng)阻力，根據(jù)傳熱板 片不同的材質(zhì)物理性，對(duì)模具波紋角度及深度進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)行冷壓成型；
2)對(duì)成型后的板片進(jìn)行探傷，采用超聲波進(jìn)行拉伸后減薄測(cè)量；
3)對(duì)成型的傳熱板片進(jìn)行板束焊接，同時(shí)進(jìn)行氣密試驗(yàn)；
4)將超導(dǎo)納米介質(zhì)配置好后向板束內(nèi)填充；
5)采用機(jī)械真空對(duì)所述板束進(jìn)行真空封閉；
6)根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)板束數(shù)量加以確定，對(duì)超導(dǎo)納米板束進(jìn)行組合，并對(duì)組合后的板束 進(jìn)行整體氣密或水壓試驗(yàn)；
7)按照設(shè)計(jì)要求將組合后的板束裝入殼體，進(jìn)行整體壓力試驗(yàn)檢測(cè)。本發(fā)明的有益效果是將納米技術(shù)應(yīng)用到傳熱板導(dǎo)熱液中，傳導(dǎo)性更強(qiáng)，又在真空 狀態(tài)下進(jìn)行相變，相變過(guò)程與波紋形狀兩者優(yōu)勢(shì)，形成強(qiáng)化換熱，同時(shí)增加了傳導(dǎo)液與波紋 之間傳熱效率。


圖1是本發(fā)明中超導(dǎo)納米傳熱板換熱器的分離式結(jié)構(gòu)；圖2是本發(fā)明中超導(dǎo)納米傳熱板整體式換熱器的整體式結(jié)構(gòu)；
圖3是本發(fā)明中的超導(dǎo)納米傳熱板束示意圖4是本發(fā)明中的超導(dǎo)納米傳熱板的示意圖。
具體實(shí)施例
超導(dǎo)納米傳熱板傳熱功率的計(jì)算公式為
Q^rVRe^o-TyRc (W)
其中Q-------熱功率(W)
T:------高溫?zé)嵩礈囟?V )
T0------工質(zhì)蒸汽溫度(V )
T2------低溫冷源溫度(°C)
Re-----加熱氣化段的熱阻(V /W)
Rc——放熱凝結(jié)段的熱阻rc /W)
其中工質(zhì)蒸汽溫度T。
T0=l/2(T1+T2)+Q/2(Rc-Re) (°C )
超導(dǎo)納米傳熱板式換熱器，由多個(gè)超導(dǎo)納米板束焊接組合而成，所述板束由多個(gè)傳熱 板片焊接而成。超導(dǎo)納米傳熱板式換熱器的板束將納米溶液與其他液體混合后作為超導(dǎo)納 米介質(zhì)(導(dǎo)熱載體)。采用納米溶液的優(yōu)點(diǎn)是納米溶液受熱后，在真空板束內(nèi)迅速蒸發(fā)利 用低氣壓范圍(一般在10_3 — 10_1(ltorr)在蒸發(fā)腔內(nèi)分子或者原子，彼此間不產(chǎn)生碰撞；在蒸 發(fā)過(guò)程中生長(zhǎng)表面沒(méi)有活性；并且由于化學(xué)、力學(xué)、和輸運(yùn)現(xiàn)象控制平衡，實(shí)現(xiàn)可逆轉(zhuǎn)化。本發(fā)明中超導(dǎo)納米介質(zhì)采用納米溶液與其他溶液(工作介質(zhì))混合而成，其中所述 納米溶液為氧化物漿液，如氧化硅漿液(SiO)、氧化鋁漿液(A1203)、氧化銅漿液或以上漿液 中兩者或三者的混合漿液，也可以是其他的氧化物漿液，其中納米顆粒直徑為30nm，長(zhǎng)度 為lOiim，純度>90wt%。所述其他溶液是高純水(H20)、重鉻酸鈉(Na2Cr207 2H20)、銨溶 液、R134A中的一種；氧化物漿液與其它溶液的配比5%0 (重量比)。在重力場(chǎng)中的沉降室納 米顆粒使超導(dǎo)納米溶液在傳熱板底部濃縮膠粒發(fā)生硬球無(wú)序一有序相變放熱并成三維有 序結(jié)構(gòu)。超導(dǎo)納米介質(zhì)是一種高速度無(wú)阻力的傳熱元件，真空后在無(wú)阻
力狀態(tài)進(jìn)行相變導(dǎo)熱，由蒸發(fā)段和冷凝段完成換熱過(guò)程。參見(jiàn)附圖1、2，板束內(nèi)部為超 導(dǎo)納米介質(zhì)，超導(dǎo)納米傳熱板束在蒸發(fā)段受熱后，其中板束內(nèi)的超導(dǎo)納米介質(zhì)迅速蒸發(fā)成 為熱介質(zhì)(液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)是一個(gè)相變的過(guò)程)，經(jīng)分離管到達(dá)冷凝段。超導(dǎo)納米熱介質(zhì)受冷 后凝結(jié)成液體(即冷介質(zhì))。冷凝液在重力的作用沿傳熱板束內(nèi)壁返回到蒸發(fā)段，并再次受 熱氣化，如此循復(fù)。蒸發(fā)段與冷凝段的換熱介質(zhì)流動(dòng)方向可任意，且蒸發(fā)段和冷凝段壓力可 以不同，在溫度范圍為-20°C—500°C內(nèi)進(jìn)行熱傳導(dǎo)，不同板束間蒸發(fā)段與冷凝段溫差相同。蒸發(fā)段和冷凝段可一體也可分離，附圖1為分離式結(jié)構(gòu)，附圖2為整體式結(jié)構(gòu)。兩 段超導(dǎo)納米傳熱板束的材料可相同也可不同，可根據(jù)不同的介質(zhì)與超導(dǎo)納米板束的相容性 和耐蝕性而確。有的納米溶液在受熱后對(duì)傳熱板片可能產(chǎn)生腐蝕，如不銹鋼傳熱板片耐氯 腐蝕，100°c時(shí)溶液中的氯離子>10pmm時(shí)傳熱板片很快出現(xiàn)腐蝕。參見(jiàn)附圖3，蒸發(fā)段和冷凝段的超導(dǎo)納米傳熱板束為2米(2000mm)寬，6米(6000mm)長(zhǎng)，12mm厚,其上的真空管直徑為10mm,長(zhǎng)度為50mm,對(duì)所述板束采用真空封閉。多個(gè)傳熱板片通過(guò)焊接工藝，焊接成板束，再將板束焊接組裝成超導(dǎo)納米換熱器。 組合板束可無(wú)限疊加，可實(shí)現(xiàn)裝備大型化。超導(dǎo)納米換熱器的換熱面積(F)的計(jì)算公式是
權(quán)利要求
1.一種超導(dǎo)納米傳熱板式換熱器，由多個(gè)超導(dǎo)納米板束焊接組合而成，所述板束由多個(gè)傳熱板片焊接而成并進(jìn)行真空封閉，每個(gè)所述板束包括蒸發(fā)段和冷凝段，其特征在于，所述板束內(nèi)填充有超導(dǎo)納米介質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的換熱器，其特征在于，所述超導(dǎo)納米介質(zhì)由納米溶液和其他溶液混合而成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的換熱器，其特征在于，所述納米溶液為氧化物漿液，所述納米顆粒直徑為30nm。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的換熱器，其特征在于，所述氧化物漿液為氧化硅漿液、氧化鋁漿液、氧化銅漿液或上述漿液中兩者或三者的混合漿液。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的換熱器，其特征在于，所述其他溶液為高純水(H20)、重鉻酸鈉(Na2Cr207 · 2H20)、銨溶液、R134A 中的一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的換熱器，其特征在于，所述氧化物漿液與其它溶液的重量配比為5%。。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的換熱器，其特征在于，所述蒸發(fā)段和冷凝段的板束長(zhǎng)為6m，寬為3m。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的換熱器，其特征在于，所述換熱器的真空度達(dá)到Λ P≥l(T5Pa，耐壓值大于7MPa，耐溫范圍在_20°C -500°C。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的換熱器，其特征在于，傳熱板片是由DC04(碳鋼)、Orl8N. 9T (不銹鋼)、B10/B30 (銅質(zhì)合金)以及254SM壓制而成。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的換熱器，其特征在于，所述蒸發(fā)段和冷凝段為一體或者分離。
11.一種超導(dǎo)納米傳熱板式換熱器的制造方法，其特征在于，該方法包括以下步驟 1)采用數(shù)值模擬設(shè)計(jì)傳熱板片模具，確定傳熱板片的熱效率及流動(dòng)阻力，根據(jù)傳熱板片不同的材質(zhì)物理性，對(duì)模具波紋角度及深度進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)行冷壓成型； 2)對(duì)成型后的板片進(jìn)行探傷，采用超聲波進(jìn)行拉伸后減薄測(cè)量； 3)對(duì)成型的傳熱板片進(jìn)行板束焊接，同時(shí)進(jìn)行氣密試驗(yàn)； 4)將超導(dǎo)納米介質(zhì)配置好后向板束內(nèi)填充； 5)采用機(jī)械真空對(duì)所述板束進(jìn)行真空封閉； 6)根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)板束數(shù)量加以確定，對(duì)超導(dǎo)納米板束進(jìn)行組合，并對(duì)組合后的板束進(jìn)行整體氣密或水壓試驗(yàn)； 7)按照設(shè)計(jì)要求將組合后的板束裝入殼體，進(jìn)行整體壓力試驗(yàn)檢測(cè)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述板束包括蒸發(fā)段和冷凝段，蒸發(fā)段和冷凝段的板束長(zhǎng)為6m,寬為3m。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述超導(dǎo)納米介質(zhì)由納米溶液和其他溶液混合而成，所述納米溶液與其它溶液的重量配比為5%。。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述納米溶液為氧化物漿液，所述納米顆粒直徑為30nm。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述氧化物漿液為氧化硅漿液、氧化鋁漿液、氧化銅漿液或上述漿液中兩者或三者的混合漿液。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述其他溶液為高純水(H20)、重鉻酸鈉(Na2Cr207 · 2H20)、銨溶液、R134A 中的ー種。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在干，所述換熱器的真空度達(dá)到△ P≥l(T5Pa，耐壓值大于7MPa，耐溫范圍在_20°C -500°C。
18.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在干，所述傳熱板片是由DC04(碳鋼)、Orl8N. 9T(不銹鋼)、B10/B30(銅質(zhì)合金)以及254SM壓制而成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種超導(dǎo)納米傳熱板式換熱器，由多個(gè)超導(dǎo)納米板束焊接組合而成，所述板束由多個(gè)傳熱板片焊接而成并進(jìn)行真空封閉，每個(gè)所述板束包括蒸發(fā)段和冷凝段，所述板束內(nèi)填充有超導(dǎo)納米介質(zhì)。本發(fā)明將納米技術(shù)應(yīng)用到傳熱板導(dǎo)熱液中，傳導(dǎo)性更強(qiáng)，又在真空狀態(tài)下進(jìn)行相變，相變過(guò)程與波紋形狀兩者優(yōu)勢(shì)，形成強(qiáng)化換熱，同時(shí)增加了傳導(dǎo)液與波紋之間傳熱效率；本發(fā)明將傳統(tǒng)的焊接板改成板束進(jìn)行工藝調(diào)整創(chuàng)新，可在不同壓力、不同溫度、不同應(yīng)用范圍內(nèi)進(jìn)行高效的傳熱。
文檔編號(hào)F28D15/02GK102661670SQ20121015499
公開日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2012年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月17日
發(fā)明者程寶華 申請(qǐng)人:程寶華