一種梯密度金屬泡沫換熱管的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種換熱管，具體涉及一種填充梯密度金屬泡沫的換熱管。
【背景技術】
[0002]近年來，隨著能源消費的不斷增長以及化石燃料燃燒排放引起的溫室效應的加劇，對能源利用效率的要求越來越高，因此需要不斷提高換熱器的換熱效率和整體性能，設計出更加節能、緊湊并且輕質的高效換熱設備。在如何進一步提高換熱裝置的換熱性能方面，國內外的學者都作了大量的研宄，目前研宄的主要方向是提高換熱裝置的換熱系數及增加傳熱面積。但是增加換熱面積并不是靠增加設備的整體尺寸來實現，而是應從換熱裝置自身的結構來考慮。
[0003]因此，尋找一種高效的強化換熱方式，并以此來同時提高換熱裝置的傳熱系數和增加傳熱面積是研宄者們研宄的熱點。近年來，發展了一種新穎的多孔金屬材料，其具有高孔隙率、高滲透性、高比表面積、高導熱性能等優良的熱物理特性。采用金屬泡沫填充方式的換熱裝置通過最大程度的利用換熱設備的有限空間來增加比表面積以及利用金屬泡沫骨架所造成的流體擾動作用，再加之泡沫結構自身的高導熱性能，使它成為高效換熱裝置制造商和研宄者的青睞對象。然而，已有的金屬泡沫換熱裝置的結構形式都是采用單一孔隙率和孔密度填充方式。這種形式的金屬泡沫換熱裝置，當采用低孔隙率、高孔密度的金屬泡沫時，流體流經換熱裝置的流動阻力較大；而當采用高孔隙率、低孔密度的金屬泡沫時，換熱裝置的換熱性能又較差。

【發明內容】

[0004]有鑒于現有技術的上述缺陷，本發明的目的在于提供一種采用梯密度金屬泡沫填充的換熱管，所述梯密度是指金屬泡沫的孔隙率或孔密度呈現梯度變化。
[0005]本發明的梯密度金屬泡沫換熱管包括梯密度金屬泡沫和外管，所述梯密度金屬泡沫包括至少兩種不同孔隙率和孔密度的金屬泡沫，所述梯密度金屬泡沫中的孔隙空間提供了流體流動的通道。所述梯密度金屬泡沫通過燒結、粉末冶金、發泡法、氣相沉積等方法加工而成，較佳地，是在無氧的環境下通過高溫燒結制造而成。所述梯密度金屬泡沫通過無氧高溫燒結或焊接的方式與所述外管的內壁緊密連接，這樣有助于減小兩者之間的接觸熱阻。
[0006]所述梯密度金屬泡沫的孔隙率為0.7?0.95，孔密度為20?100PPI，孔徑在幾十微米到幾毫米之間。所述梯密度金屬泡沫與所述外管的材質可以相同，也可以不同。所述不同孔隙率和孔密度的金屬泡沫的材質可以相同，也可以不同，一般選自銅、鋁、鎳或其合金。所述的梯密度金屬泡沫在靠近所述外管內壁的一側孔隙率較高，而在靠近所述外管中心處孔隙率較低。
[0007]在本發明一個較佳的實施例中，所述梯密度金屬泡沫包括兩種不同孔隙率和孔密度的金屬泡沫，其孔隙率的差別為0.1?0.15，孔密度的差別為20?50PPI。其中，孔隙率較高的金屬泡沫與孔隙率較低的金屬泡沫的厚度比例可以根據實際情況進行調節，例如為1:1、1:2 或 1:3。
【附圖說明】
[0008]圖1是本發明一個較佳實施例的剖視圖；
[0009]圖2是本發明一個較佳實施例的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0010]下面通過結合附圖的方式來說明本發明的具體結構和作用方式。
[0011]如圖1和圖2所示，在一個較佳的實施例中，本發明的梯密度金屬泡沫換熱管結構包括梯密度金屬泡沫I以及外管2。其中，所述梯密度金屬泡沫I是由金屬泡沫a和金屬泡沫b通過燒結、粉末冶金、發泡法、氣相沉積等方法加工而成，其內部具有提供流體介質流通的孔隙通道，孔隙率要求大于0.7，孔徑在幾十微米到幾毫米之間，流體可在所述孔隙通道之間流動。所述梯密度金屬泡沫I鑲嵌在外管2內，所述梯密度金屬泡沫I是通過焊接、燒結或其他類似方式與外管2的內壁進行連接，所述梯密度金屬泡沫I與所述外管2內壁的緊密相連可以減小二者之間的接觸熱阻。
[0012]如圖1所示，孔隙率較高、孔徑較大的金屬泡沫b置于靠近所述外管2內壁的一偵牝而孔隙率較低、孔徑較小的金屬泡沫a置于所述外管2中心，所述金屬泡沫a和金屬泡沫b的厚度可以根據實際需要進行調節，例如所述金屬泡沫a和金屬泡沫b的厚度比為1:1、2:1或3:1。在圖1所示的實施例中，所述厚度比約為2:1。
[0013]所述外管2的材質一般為鋼或銅，所述梯密度金屬泡沫I的材料可以采用和外管2相同的材料，也可以采用和外管2不同的材料。通常所述梯密度金屬泡沫I的材質可以選自銷、銅、镲或其合金。
[0014]在換熱器工作時，加熱或冷卻所用的流體介質從所述梯密度金屬泡沫換熱管的一端流進，由于所述梯密度金屬泡沫I特殊的結構設置，靠近所述外管2內壁一側的流體流動阻力較小，從而形成一個高速的流體通道，對靠近壁面的一層進行有效的熱交換，所述流體介質散失或吸收熱量之后從所述梯密度金屬泡沫換熱管的另一端流出。
[0015]在上述實施例中，所述外管2的形狀為圓形，但是在實際工業應用時，其形狀并不局限于圓形，其他的形狀亦可。
[0016]以上詳細描述了本發明的較佳具體實施例。應當理解，本領域的普通技術無需創造性勞動就可以根據本發明的構思作出諸多修改和變化。因此，凡本技術領域中技術人員依本發明的構思在現有技術的基礎上通過邏輯分析、推理或者有限的試驗可以得到的技術方案，皆應在由權利要求書所確定的保護范圍內。
【主權項】
1.一種金屬泡沫換熱管，其特征在于，所述換熱管包括梯密度金屬泡沫和外管，所述梯密度金屬泡沫包括至少兩種不同孔隙率和孔密度的金屬泡沫，所述梯密度金屬泡沫中的孔隙空間提供了流體流動的通道。2.根據權利要求1所述的金屬泡沫換熱管，其中所述梯密度金屬泡沫是在無氧的環境下通過高溫燒結制造而成。3.根據權利要求1所述的金屬泡沫換熱管，其中所述梯密度金屬泡沫通過無氧高溫燒結或焊接的方式與所述外管的內壁緊密連接。4.根據權利要求1所述的金屬泡沫換熱管，其中所述梯密度金屬泡沫的孔隙率為0.7?0.95，孔密度為20?10PP15.根據權利要求1所述的金屬泡沫換熱管，其中所述梯密度金屬泡沫的材質為銅、鋁、镲或其合金。6.根據權利要求1所述的金屬泡沫換熱管，其中所述的梯密度金屬泡沫在靠近所述外管內壁的一側孔隙率較高，在靠近所述外管中心處孔隙率較低。7.根據權利要求1所述的金屬泡沫換熱管，其中所述梯密度金屬泡沫包括兩種不同孔隙率和孔密度的金屬泡沫。8.根據權利要求7所述的金屬泡沫換熱管，其中所述兩種不同孔隙率和孔密度的金屬泡沫的孔隙率的差別為0.1?0.15，孔密度的差別為20?50PPI。9.根據權利要求7所述的金屬泡沫換熱管，其中所述兩種不同孔隙率和孔密度的金屬泡沫中，孔隙率較高的金屬泡沫與孔隙率較低的金屬泡沫的厚度比為或1:3。10.根據權利要求7所述的金屬泡沫換熱管，其中所述兩種不同孔隙率和孔密度的金屬泡沫的材質不同。
【專利摘要】本發明涉及一種換熱管，具體涉及一種梯密度金屬泡沫換熱管，包括梯密度金屬泡沫和外管，所述梯密度金屬泡沫包括至少兩種不同孔隙率和孔密度的金屬泡沫，所述梯密度金屬泡沫中的孔隙空間提供了流體流動的通道。本發明利用所述梯密度金屬泡沫各層之間孔隙參數的不同，即利用流體在各層金屬泡沫之間的流動阻力的不同，在靠近外管壁面一層形成高速的流體通道，從而對靠近外管壁面一層進行有效的熱交換。
【IPC分類】F28F21/08, F28F1/40
【公開號】CN104949563
【申請號】CN201510348714
【發明人】鞏亮, 李勇銅, 徐會金, 徐明海, 黃善波
【申請人】中國石油大學(華東)
【公開日】2015年9月30日
【申請日】2015年6月19日