一種重力熱管式金屬泡沫平板換熱器的制造方法
【專利摘要】一種重力熱管式金屬泡沫平板換熱器，涉及一種平板換熱器。本發(fā)明為了解決現(xiàn)有的換熱器隔板兩側(cè)流體溫差大，換熱器效能差的問題。本發(fā)明的頂板、底板和兩個側(cè)板圍合形成矩形框架結構，隔板設置在頂板與底板之間，隔板、頂板和底板均水平設置，隔板的前后側(cè)面連接在兩個側(cè)板上，隔板與頂板之間形成低溫流體通道，隔板與底板之間形成高溫流體通道，低溫流體通道和高溫流體通道內(nèi)均燒結有金屬泡沫，隔板上開設有多個安裝孔，重力熱管垂直于隔板設置，重力熱管的中段焊接在安裝孔上，重力熱管的冷凝端位于低溫流體通道內(nèi)，重力熱管的蒸發(fā)端位于高溫流體通道內(nèi)。本發(fā)明隔板兩側(cè)流體溫差小，換熱器效能好。
【專利說明】一種重力熱管式金屬泡沬平板換熱器
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種平板換熱器，具體涉及一種重力熱管式金屬泡沫平板換熱器。
【背景技術】
[0002]中國石油大學(華東)曾對金屬泡沫內(nèi)流動和換熱特點進行了深入研究，指出其具有高通透性(孔隙率通常>85%)、很大的換熱比表面積、高導熱性能、良好的流體混合能力，是一種良好的強化傳熱材料(見[文獻I][文獻1: Xu HJ, Qu ZG, Tao WQ.Thermal transport analysis in parallel—plate channel filled with open-celledmetallic foams.1nternational Communications in Heat and Mass Transfer, 2011，38(7): 868-873])，而其良好力學性能和輕質(zhì)的特點，使得金屬泡沫適于做具有良好可設計性的換熱裝置，如換熱器、散熱器、重整器、熱管吸液芯、電子器件溫控裝置等。[文獻2][文獻 2: Lu ff, Zhao CY, Tassou SA.Thermal analysis on metal-foam filled heatexchangers.Part 1: Metal-foam filled pipes.1nternational Journal of Heat andMass Transfer, 2006，49(15-16): 2751-2761]的研究結果表明，金屬泡沫通道的換熱性能遠優(yōu)于光通道。在換熱器領域，金屬泡沫的換熱性能優(yōu)于帶肋片的換熱器(見[文獻3][文獻3: Zhao CY, Lu ff, Tassou SA.Thermal analysis on metal-foam filled heatexchangers.Part I1: Tube heat exchangers[J].1nternational Journal of Heat andMass Transfer, 2006, 49 (15-16): 2762-2770])。[文獻 4][文獻 4:趙長穎，杜艷平，李增耀。一種套管式金屬泡沫換熱器，專利申請?zhí)?200610104597.X]曾經(jīng)提出了一種滿填充金屬泡沫套管式換熱器。需要指出的是，發(fā)明 申請人:在其博士論文中[文獻5][文獻5:徐會金.金屬泡沫內(nèi)局部非熱平衡傳熱特性研究.博士論文，西安交通大學，2013年]對金屬泡沫套管換熱器進行了整場數(shù)值模擬，發(fā)現(xiàn)金屬泡沫換熱器的具有優(yōu)良的換熱性能和較為均勻的溫度場，但是金屬泡沫換熱器的壓降極大，甚至超出了一般工程應用可接受的范圍，只有在高孔隙率時其壓降才較低。然而，在壓降較低的高孔隙率情況下，由于泡沫導熱能力變差，因此換熱器效能相對較小。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明為了解決現(xiàn)有的換熱器隔板兩側(cè)流體溫差大，換熱器效能差的問題，進而提供一種重力熱管式金屬泡沫平板換熱器。
[0004]本發(fā)明為了解決上述技術問題所采取的技術方案是:
本發(fā)明所述一種重力熱管式金屬泡沫平板換熱器包括隔板、金屬泡沫、多個重力熱管、頂板、底板和兩個側(cè)板；
所述頂板、底板和兩個側(cè)板圍合形成矩形框架結構，隔板設置在頂板與底板之間，隔板、頂板和底板均水平設置，隔板的前后側(cè)面連接在兩個側(cè)板上，隔板與頂板之間形成低溫流體通道，隔板與底板之間形成高溫流體通道，低溫流體通道和高溫流體通道內(nèi)均燒結有金屬泡沫，隔板上開設有多個安裝孔，重力熱管垂直于隔板設置，重力熱管的中段焊接在安裝孔上，重力熱管的冷凝端位于低溫流體通道內(nèi)，重力熱管的蒸發(fā)端位于高溫流體通道內(nèi)，低溫流體通道內(nèi)溫度高于高溫流體通道內(nèi)溫度。
[0005]優(yōu)選的:所述金屬泡沫的材料為銅泡沫、鋁泡沫、鎳泡沫、鐵泡沫、銅合金泡沫、鋁合金泡沫或鎳合金泡沫。
[0006]優(yōu)選的:所述頂板、底板和兩個側(cè)板的外壁上均包裹有絕熱材料。
[0007]優(yōu)選的:所述絕熱材料為泡沫石棉、硅酸鋁纖維絕熱材料、聚乙烯泡沫保溫棉、聚苯乙烯泡沫保溫棉或酚醛泡沫保溫棉。
[0008]優(yōu)選的:所述頂板、底板和兩個側(cè)板均為絕熱板。
[0009]優(yōu)選的:隔板至頂板的距離與隔板至底板的距離相等。如此設置，隔板兩側(cè)流體的
溫度差更小。
[0010]優(yōu)選的:所述多個重力熱管矩形陣列排布。如此設置，隔板兩側(cè)流體的溫度差更小。
[0011]優(yōu)選的:所述多個重力熱管的布置形式為多行排布，且相鄰兩行交錯設置。如此設置，隔板兩側(cè)流體的溫度差更小。
[0012]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有以下效果:
本發(fā)明中金屬泡沫具有使流體流速變得扁平的流動特點，即固體管壁附近的速度梯度很大，因此由重力熱管引入的固體壁面對整體速度均勻度和壓降的影響不大。通過在隔板所處平面上布置很多重力熱管，能將高溫流體通道的熱量快速傳遞到低溫流體通道。總的來說，熱流體通過隔板和重力熱管將熱量傳遞給冷流體，由于隔板是金屬的，隔板兩側(cè)燒結有強化傳熱的金屬泡沫，而且重力熱管的導熱系數(shù)可高達上萬，因此整個傳熱過程熱阻很小，重力熱管可以使得隔板兩側(cè)流體的溫差減小，傳熱效能很高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是重力熱管式金屬泡沫平板換熱器的結構圖(順流式)；
圖2是重力熱管式金屬泡沫平板換熱器的結構圖(逆流式)；
圖3是重力熱管的第一種布置形式圖；
圖4是重力熱管的第二種布置形式圖。
[0014]圖中:1_隔板，2-金屬泡沫，3-重力熱管，4-冷凝端，5-蒸發(fā)端，6_頂板，7_底板，8_絕熱材料，9-側(cè)板。
【具體實施方式】
[0015]下面根據(jù)附圖詳細闡述本發(fā)明優(yōu)選的實施方式。
[0016]【具體實施方式】:本實施方式的一種重力熱管式金屬泡沫平板換熱器包括隔板1、金屬泡沫2、多個重力熱管3、頂板6、底板7和兩個側(cè)板9 ；
所述頂板6、底板7和兩個側(cè)板9圍合形成矩形框架結構，隔板I設置在頂板6與底板7之間，隔板1、頂板6和底板7均水平設置,隔板I的前后側(cè)面連接在兩個側(cè)板9上，隔板I與頂板6之間形成低溫流體通道，隔板I與底板7之間形成高溫流體通道，低溫流體通道和高溫流體通道內(nèi)均燒結有金屬泡沫2，隔板I上開設有多個安裝孔，重力熱管3垂直于隔板I設置，重力熱管3的中段焊接在安裝孔上，重力熱管3的冷凝端4位于低溫流體通道內(nèi)，重力熱管3的蒸發(fā)端5位于高溫流體通道內(nèi)。
[0017]進一步:所述金屬泡沫2的材料為銅泡沫、鋁泡沫、鎳泡沫、鐵泡沫、銅合金泡沫、招合金泡沫或鎳合金泡沫。
[0018]進一步:所述頂板6、底板7和兩個側(cè)板9的外壁上均包裹有絕熱材料8。
[0019]進一步:所述絕熱材料8為泡沫石棉、硅酸鋁纖維絕熱材料、聚乙烯泡沫保溫棉、聚苯乙烯泡沫保溫棉或酚醛泡沫保溫棉。
[0020]進一步:所述頂板6、底板7和兩個側(cè)板9均為絕熱板。
[0021]進一步:隔板I至頂板6的距離與隔板I至底板7的距離相等。如此設置，隔板兩側(cè)流體的溫度差更小。
[0022]進一步:所述多個重力熱管3矩形陣列排布。如此設置，隔板兩側(cè)流體的溫度差更小。
[0023]進一步:所述多個重力熱管3的布置形式為多行排布，且相鄰兩行交錯設置。如此設置，隔板兩側(cè)流體的溫度差更小。
[0024]本實施方式只是對本專利的示例性說明，并不限定它的保護范圍，本領域技術人員還可以對其局部進行改變，只要沒有超出本專利的精神實質(zhì)，都在本專利的保護范圍內(nèi)。
【權利要求】
1.一種重力熱管式金屬泡沫平板換熱器，其特征在于:一種重力熱管式金屬泡沫平板換熱器包括隔板(I)、金屬泡沫(2)、多個重力熱管(3)、頂板(6)、底板(7)和兩個側(cè)板(9); 所述頂板(6)、底板(7)和兩個側(cè)板(9)圍合形成矩形框架結構，隔板(I)設置在頂板(6)與底板(7)之間，隔板(I)、頂板(6)和底板(7)均水平設置，隔板(I)的前后側(cè)面連接在兩個側(cè)板(9)上，隔板(I)與頂板(6)之間形成低溫流體通道，隔板(I)與底板(7)之間形成高溫流體通道，低溫流體通道和高溫流體通道內(nèi)均燒結有金屬泡沫(2)，隔板(I)上開設有多個安裝孔，重力熱管(3)垂直于隔板(I)設置，重力熱管(3)的中段焊接在安裝孔上，重力熱管(3)的冷凝端(4)位于低溫流體通道內(nèi)，重力熱管(3)的蒸發(fā)端(5)位于高溫流體通道內(nèi)。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種重力熱管式金屬泡沫平板換熱器，其特征在于:所述金屬泡沫(2)的材料為銅泡沫、招泡沫、鎳泡沫、鐵泡沫、銅合金泡沫、招合金泡沫或鎳合金泡沫。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的一種重力熱管式金屬泡沫平板換熱器，其特征在于:所述頂板(6 )、底板(7 )和兩個側(cè)板(9 )的外壁上均包裹有絕熱材料(8 )。
4.根據(jù)權利要求3所述的一種重力熱管式金屬泡沫平板換熱器，其特征在于:所述絕熱材料(8)為泡沫石棉、硅酸鋁纖維絕熱材料、聚乙烯泡沫保溫棉、聚苯乙烯泡沫保溫棉或酚醛泡沫保溫棉。
5.根據(jù)權利要求4所述的一種重力熱管式金屬泡沫平板換熱器，其特征在于:所述頂板(6)、底板(7)和兩個側(cè)板(9)均為絕熱板。
6.根據(jù)權利要求5所述的一種重力熱管式金屬泡沫平板換熱器，其特征在于:隔板(I)至頂板(6)的距離與隔板(I)至底板(7)的距離相等。
7.根據(jù)權利要求6所述的一種重力熱管式金屬泡沫平板換熱器，其特征在于:所述多個重力熱管(3)矩形陣列排布。
8.根據(jù)權利要求6所述的一種重力熱管式金屬泡沫平板換熱器，其特征在于:所述多個重力熱管(3)的布置形式為多行排布，且相鄰兩行交錯設置。
【文檔編號】F28D15/02GK103528410SQ201310524794
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月31日 優(yōu)先權日:2013年10月31日
【發(fā)明者】徐會金, 黃善波, 段欣悅, 王富強, 徐明海 申請人:中國石油大學(華東)