专利名称：机加工多孔表面强化沸腾管的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种换热器中的换热管。
背景技术：
最早的多孔表面出现在1931年，Jacob和Fritz研究了表面光洁度对沸腾换热性 能的影响，发现经喷砂处理的表面和具有方形格栅的机械加工沟槽表面沸腾换热明显强于 光表面，但只能维持很短时间。从50年代中期直至80年代后，经过几代人的不懈努力，才 发展到今天的多孔管技术和应用水平。其中特别突出和有影响的是以下几种管型(1) 1968 年，美国联合碳化物公司(UC)率先研制成功烧结型多孔管High Flux Tube。该多孔层的厚 度约为O. 25咖，孔隙率约为50 65%;(2) 1976年，日本日立电缆有限公司(Hitachi)首创 机械加工多孔表面管Thermoexcel-E ; (3)随后相继出现的T型翅片管即GAWA-T管(1979 年)和ECR-40管(1980年)。测试表明，在相同介质相同热负荷下，与光滑表面相比多孔表 面的沸腾换热温差能縮小数倍，甚至十倍之多。 国内从70年代末开始，清华大学，天津大学，华南理工大学，重庆大学等高校以及 若干科研与设计单位纷纷投入人力物力，进行了各种强化沸腾表面的研究和测试并取得重 要的进展。但国内强化沸腾表面的工作重点主要集中在空调制冷领域内，其他应用领域相 对很少。 1992年中国石化洛阳石化工程公司与华南理工大学合作，开发成功适于石化企 业使用的钢制T形翅片管重沸器，并推广应用于工业生产中，使得沸腾传热系数大幅度增 加。但是，由于T型翅片管轧制凹槽较深，减少了有效壁厚，再加上基管的公差经常出现不 符合国家标准的情况，使得T型翅片管轧制中出现不均匀壁厚，给生产带来隐患，甚至生产 事故。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种机加工多孔表面强化沸腾管，其结合 T型翅片管与多孔表面的特点，开发出一种适于石化企业使用的、比T型翅片管强化沸腾传 热有较大幅度提高的、管壁表面形成多孔并与凹槽连通的多孔表面管，通过一次成形的轧 制技术，使得加工费用仅是烧结多孔表面管的几分之一，与T形翅片管相当，且使用更为安 全。 本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为一种机加工多孔表面强化沸 腾管，其包括有基管，其特征在于在基管的管壁表面无切削冷轧出开孔，开孔之间有凹槽连 通，形成多孔表面的强化沸腾管。 优选，所述的开孔在基管展开的表面上呈现矩阵行列排列，而对应地，凹槽是横向 布置，将各行上的开孔连通。 优选，所述的开孔采用椭圆孔，椭圆孔布置是50 100个/cm2。 优选，所述的凹槽截面主体呈现水滴形状，在槽底形成弧面。[0010] 最后，所述的多孔表面几何参数是隧道开口度在b = 0. 1 0.4mm、齿高h =
0. 5 1. 2mm、齿距tp = 1. 0 1. 8mm、横切槽距E = 1. 0 1. 8mm、凹槽底宽B = 0. 4
1. Omm。 与现有技术相比，本实用新型的优点在于由于具有高密度的能够实现稳定活化 的储气凹坑，可以形成大量的有效汽化核心，同时具有较大的比表面积，为蒸汽和液体在加 热面上的循环流动提供有效通道，大大的改善了沸腾时的汽液交换，可以大大提高传热系 数和热效率，机加工多孔表面强化沸腾管的轧机，实现了长管一次滚扎成型，速度快、效率 高、成本仅相当于金属烧结多孔表面管的1/5 1/10，适用于石油化工、能源工业的新型强 化沸腾传热的管型，以这种管型组合成的各种重沸器，达到传热效率高、阻力低、加工易、安 全性好、成本低，即省能又节资的目的。
图1为机加工多孔表面强化沸腾管的剖视图； 图2为机加工多孔表面强化沸腾管的侧视图； 图3为图1的I处放大图； 图4为图2的II处放大图； 图5为机加工多孔表面强化沸腾管的表面示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。 MH管是以通常使用的国标系列换热管小19 小38(材质包括碳钢、耐酸钢与合金 钢)为基管l，无切削冷轧出的管壁表面带有椭圆孔2，椭圆孔2分布是50 100个/cm2， 椭圆孔2之间带有凹槽3连通，从而形成多孔表面管。椭圆孔2在基管1展开的表面上呈现 矩阵行列排列，而对应地，凹槽3是横向布置，将各行上的椭圆孔2连通。凹槽3截面主体 呈现水滴形状，在槽底形成弧面。多孔表面几何参数具有隧道开口度在b = 0. 1 0. 4mm、 齿高h = 0. 5 1. 2mm、齿距tp = 1. 0 1. 8mm、横切槽距E = 1. 0 1. 8mm、凹槽底宽B = 0.4 1.0mm a = 30 75° 。根据此管型的特点，开发出机加工多孔表面管轧机，实现了 长管轧制一次成型。縮短了轧制时间，极大的降低了生产成本。 为掌握MH管的传热性能，在天津大学热能工程系实验室，针对碳钢小25的多种尺 寸的MH管，进行沸腾传热试验，试验介质为水和乙醇，并且采用普通工业光管和T型翅片管 进行相应对比试验，试验结果证实 1. MH机加工多孔表面强化沸腾管(单管)用于水和乙醇，以及具有类似物性介质 的池核沸腾换热时，在热强度5X103 1. 7X105W/m2范围内，其沸腾换热系数分别为工业 光管的2 2. 5倍(水)，和2. 0 4. 0倍(乙醇)。比T型翅片管的酒精单管沸腾换热， 强化了 1.5 2. 5之多。 2.腿管小型7根管叉排管束的沸腾测试结果表明，在热强度低于2 3 X 104W/m2 时，无论水和乙醇的管束比单管沸腾传热系数还高，此后则比单管弱。说明在高热强度条件 下MH管受管子布置的影响，下层管子产生的大量气泡对上层管子的沸腾传热有干扰作用。 3.根据水和乙醇的管束沸腾换热测试数据，经回归拟合得出了可在一定介质范围内计算MH多孔管管束池核沸腾换热性能的实用关联式。该关联式的相对误差约±25%以 内。可供工业设计使用。 经过实践测试表明 机加工多孔表面管所组成的重沸器与普通光管重沸器相比，沸腾测传热系数可以 提高约1. 5倍以上；与效率较高的T型翅片管重沸器相比，也可以提高50%以上。如果重 沸器加热介质非热交换过程的控制因素时(例如采用水蒸气加热)， 一般可以使得总传热 系数提高35%以上，节省约30%以上的换热面积，本机加工多孔表面强化沸腾管的轧机， 实现了长管一次滚扎成型，速度快、效率高、成本仅相当于金属烧结多孔表面管的1/5 1/10，适用于石油化工、能源工业的新型强化沸腾传热的管型，以这种管型组合成的各种重 沸器，达到传热效率高、阻力低、加工易、安全性好、成本低，即省能又节资的目的。
权利要求一种机加工多孔表面强化沸腾管，其包括有基管，其特征在于在基管的管壁表面无切削冷轧出开孔，开孔之间有凹槽连通，形成多孔表面的强化沸腾管。
2. 根据权利要求1所述的机加工多孔表面强化沸腾管，其特征在于所述的开孔在基管展开的表面上呈现矩阵行列排列，而对应地，凹槽是横向布置，将各行上的开孔连通。
3. 根据权利要求1或2所述的机加工多孔表面强化沸腾管，其特征在于所述的开孔采用椭圆孔，椭圆孔布置是50 100个/cm2。
4. 根据权利要求3所述的机加工多孔表面强化沸腾管，其特征在于所述的凹槽截面主体呈现水滴形状，在槽底形成弧面。
5. 根据权利要求4所述的机加工多孔表面强化沸腾管，其特征在于所述的多孔表面几何参数是隧道开口度在b = 0. 1 0. 4mm、齿高h = 0. 5 1. 2mm、齿距tp = 1. 0 1. 8mm、横切槽距E = 1. 0 1. 8mm、凹槽底宽B = 0. 4 1. Omm。
专利摘要一种机加工多孔表面强化沸腾管，其包括有基管，其特征在于在基管的管壁表面无切削冷轧出开孔，开孔之间有凹槽连通，形成多孔表面的强化沸腾管。所述的开孔在基管展开的表面上呈现矩阵行列排列，而对应地，凹槽是横向布置，将各行上的开孔连通。所述的开孔采用椭圆形孔。其结合T型翅片管与多孔表面的特点，开发出一种适于石化企业使用的、比T型翅片管强化沸腾传热有较大幅度提高的、管壁表面形成多孔并与凹槽连通的多孔表面管，通过一次成形的轧制技术，使得加工费用仅是烧结多孔表面管的几分之一，与T形翅片管相当，且使用更为安全。
文档编号F28F1/10GK201488623SQ20092019316
公开日2010年5月26日 申请日期2009年8月27日 优先权日2009年8月27日
发明者冯鲁苗, 刘魏, 张贤安, 范晓梅, 郑建岳, 郑赟 申请人:宁波广厦热力成套设备有限公司