专利名称：一种内表面带有纳米涂层的加热管及一种蒸发器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种加热管，特别涉及一种表面带有纳米涂层的加热管及采用该种加热管制作的蒸发器。
背景技术：
换热器，尤其是蒸发器的结垢问题是目前工业界和学术界普遍关注的技术难题，换热器的结垢会带来一些问题(1)换热速率降低，蒸发能力下降；(2)压降增加，从而导致动力消耗增加；(3)频繁停车清洗，导致生产率下降。对于结垢现象，虽然提出了许多解决方法，包括物理和化学清洗、器内添加内构件等，但是，目前满意的防垢办法还很少。随着纳米科技的发展，其应用领域逐渐渗透到各个领域，例如，有许多研究是在传热工质内添加纳米颗粒，制得纳米流体传热工质，用于强化传热过程等。近年来，注意到了纳米涂层的各种作用，提出了带有纳米涂层的散热器，以利用其杀菌作用；提出了具有纳米涂层的热水器内胆，以提高其综合防腐蚀性能；提出了带有防腐层、亲水膜和传热层的纳米涂层制冷盘管，以提高制冷效果等。但是，尚未见到在蒸发器加热管内表面制得纳米涂层，以强化沸腾传热和防垢的文献报导，并且未发现纳米涂层表面结构对提高传热系数及结垢影响的报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种内表面带有纳米涂层的加热管，该加热管传热系数明显提高，而且表面不易结垢。
本发明的另一目的在于提供一种蒸发器，该蒸发器与现有的普通蒸发器相比，传热膜系数提高0.5倍，蒸发器可以长期无垢运行。
本发明的一种内表面带有纳米涂层的加热管，它包括基层，所述基层上覆盖有一层纳米或者亚纳米级的涂层，所述的涂层的厚度在20-150nm之间，所述的涂层表面呈棉花絮状网络结构。
本发明的一种蒸发器，它包括(a)一个加热室，所述加热室包括多根加热管，所述每一加热管包括基层，所述基层上覆盖有一层纳米或者亚纳米级的涂层，所述的涂层的厚度在20-150nm之间，所述的涂层表面呈棉花絮状网络结构；(b)一个安装在加热室顶部出口的上管箱；(c)一个分离室，该分离室通过第一连接管与上管箱的上部相连；(d)一个安装在加热室底部的下管箱，该下管箱底部通过第二连接管与分离室下部相连；(e)一个冷凝器，该冷凝器通过一个第三连接管与所述分离室上部相连；(f)一个接收罐，该接收罐通过一个第四连接管与冷凝器底部相连；(g)一个回收泵，该回收泵通过一个第五连接管与所述接收罐相连，通过一个第六连接管与所述分离室上部相连；(h)一个真空缓冲罐，该缓冲罐通过一个第七连接管与所述接收罐相连；(i)一个真空泵，该真空泵通过一个第八连接管与所述真空缓冲罐相连。
本发明的一种内表面带有纳米涂层的加热管，由于涂层厚度在20-150nm之间，涂层表面为棉花絮状网络结构，这种结构为超疏水结构，因而带有涂层的蒸发器与现有的普通蒸发器相比，传热膜系数提高0.5倍，蒸发器可以长期无垢运行。
图1是图2所示的加热管截面I示意图。
图2是本发明的一种蒸发器的装置示意图；
具体实施例方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作以详细描述。
首先制作并表征带有纳米涂层的加热管传热元件，再制作带有纳米传热元件的外循环蒸发器装置系统。纳米传热元件制作及表征主要包括进行加热管表面预处理，采用液相沉积法或磁控溅射法制得不同厚度和形貌以及金属或金属氧化物等不同材质的纳米膜，所述的金属为Ti、Al、Cr、Zn、Fe等，金属氧化物为Cr2O3、Ti2O3、Al2O3、ZnO、Fe2O3等。对制得的纳米膜采用预制台阶法、成分法、称重法、断面测量法测膜厚，采用重量测量法、角度测量法等测接触角。图1放大图中的本发明一种内表面带有纳米涂层的加热管，它包括基层1-1，可以是钢材或铜材，管材基层金属壁面厚度在工业常用的范围之内。所述基层1-1上覆盖有一层纳米或者亚纳米级的涂层1-2，所述的涂层的厚度在20-150nm之间，涂层厚度最好在30-145nm之间，厚度低于20nm，则涂层覆盖不均匀，涂层厚度大于150nm，则传热效果下降。所述的涂层表面呈棉花絮状网络结构构特征，这种结构由于具有较低表面能和超疏水特性，所以更利于强化传热以及疏水，且不易于在其表面结垢。以甘油和蒸馏水为标准液表征的涂层的接触角在0-90°之间，表面能在100-300mJ/m2之间。
如图2所示本发明的一种蒸发器，它包括一个加热室1，所述加热室包括多根加热管，所述每一加热管包括基层，所述基层上覆盖有一层纳米或者亚纳米级的涂层，所述的涂层的厚度在20-150nm之间，最好在30-145nm之间，所述的涂层表面呈棉花絮状网络结构；一个安装在加热室顶部出口的上管箱2；一个分离室4，该分离室4通过第一连接管3与上管箱2的上部相连；一个安装在加热室底部的下管箱8，该下管箱8底部通过第二连接管与分离室4下部相连；一个冷凝器9，该冷凝器9通过一个第三连接管与所述分离室上部相连；一个接收罐11，该接收罐11通过一个第四连接管与冷凝器9底部相连；一个回收泵10，该回收泵10通过一个第五连接管与所述接收罐11相连，通过一个第六连接管与所述分离室4上部相连；一个真空缓冲罐12，该缓冲罐12通过一个第七连接管与所述接收罐11相连；一个真空泵13，该真空泵13通过一个第八连接管与所述真空缓冲罐12相连。所述的蒸发器，还可以包括一个循环泵6，该循环泵6出口、进口分别通过第二连接管7、循环管5与所述下管箱、分离室下部相连。
由加热室1流出的流体经上管箱2、连接管3进入分离室4后，液体与二次蒸汽分离，并从分离室4下部出口流出，经过循环管5、循环泵6、连接管7、下管箱8重新进入加热器1，再进行强制或自然(流程中无循环泵6时就成为自然循环)外循环蒸发。而二次蒸汽经分离室4上部出口流出，进入冷凝器9冷凝为液体，冷凝液经接收罐11计量后或排出系统，或经回收泵10后进入分离室4循环蒸发。对于热敏性料液，为了在较低温度下操作，可采用真空操作。接收罐11有一出口与真空缓冲罐12连接，而真空缓冲罐12有一出口与真空泵13相连。当蒸发浓缩液的比重等参数达到工艺规定要求时，停止蒸发浓缩。
权利要求
1.一种内表面带有纳米涂层的加热管，它包括基层，其特征在于所述基层上覆盖有一层纳米或者亚纳米级的涂层，所述的涂层的厚度在20-150nm之间，所述的涂层表面呈棉花絮状网络结构。
2.根据权利要求1所述的内表面带有纳米涂层的加热管，所述的涂层的厚度在30-145nm之间。
3.一种蒸发器，其特征在于，它包括(a)一个加热室，所述加热室包括多根加热管，所述每一加热管包括基层，所述基层上覆盖有一层纳米或者亚纳米级的涂层，所述的涂层的厚度在20-150nm之间，所述的涂层表面呈棉花絮状网络结构；(b)一个安装在加热室顶部出口的上管箱；(c)一个分离室，该分离室通过第一连接管与上管箱的上部相连；(d)一个安装在加热室底部的下管箱，该下管箱底部通过第二连接管与分离室下部相连；(e)一个冷凝器，该冷凝器通过一个第三连接管与所述分离室上部相连；(f)一个接收罐，该接收罐通过一个第四连接管与冷凝器底部相连；(g)一个回收泵，该回收泵通过一个第五连接管与所述接收罐相连，通过一个第六连接管与所述分离室上部相连；(h)一个真空缓冲罐，该缓冲罐通过一个第七连接管与所述接收罐相连；(i)一个真空泵，该真空泵通过一个第八连接管与所述真空缓冲罐相连。
4.根据权利要求2所述的蒸发器，其特征在于，它还包括一个循环泵，该循环泵出口、进口分别通过第二连接管、循环管与所述下管箱、分离室下部相连。
5.根据权利要求3所述的蒸发器，其特征在于，所述的涂层的厚度在30-145nm之间。
全文摘要
本发明公开了一种内表面带有纳米涂层的加热管及一种蒸发器，它包括一个加热室，所述加热室包括多根加热管，所述每一加热管包括基层，所述基层上覆盖有一层纳米或者亚纳米级的涂层，所述的涂层的厚度在20－150nm之间，所述的涂层表面呈棉花絮状网络结构；一个安装在加热室顶部出口的上管箱；一个分离室，一个安装在加热室底部的下管箱，一个冷凝器，一个接收罐，一个回收泵，一个真空缓冲罐，一个真空泵。本发明的加热管，由于涂层厚度在20－150nm之间，涂层表面为棉花絮状网络结构，这种结构为超疏水结构，因而带有涂层的蒸发器与现有的普通蒸发器相比，传热膜系数提高0.5倍，蒸发器可以长期无垢运行。
文档编号B01D1/00GK1818530SQ20061001324
公开日2006年8月16日 申请日期2006年3月7日 优先权日2006年3月7日
发明者刘明言, 王红 申请人:天津大学