專利名稱：一種管式換熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于工業(yè)設(shè)備的換熱器，尤其是一種管式換熱器。
背景技術(shù)：
換熱器是工業(yè)上常用的一種熱交換設(shè)備，在空調(diào)、船舶、汽車等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，用于將熱量從高溫流體介質(zhì)傳遞到低溫流體介質(zhì)。例如在船舶上常用的海水/淡水換熱器，整個(gè)冷卻系統(tǒng)由開式的海水系統(tǒng)和閉式淡水系統(tǒng)組成，較低溫度的海水和較高溫度的淡水同時(shí)流經(jīng)換熱器，海水將淡水的部分熱量帶走，經(jīng)過冷卻的淡水再輸送回發(fā)動機(jī)，用于對發(fā)動機(jī)進(jìn)行冷卻。
按結(jié)構(gòu)形式分，換熱器一般分為管式換熱器和板式換熱器，管式換熱器由于體積小、換熱效率高、適用壓力高、可靠性好等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用較為普遍，為了加強(qiáng)換熱效果，在換熱管的外表面通常可以增加翅片、鋁箔，在管內(nèi)設(shè)置內(nèi)螺紋、增加擾動芯子，或?qū)⒐茏幼龀蓧夯ü艿刃问健?br> 在空調(diào)領(lǐng)域，換熱器包括蒸發(fā)器和冷凝器，管式換熱器被普遍采用，而傳統(tǒng)的換熱器常采用銅管外面套鋁箔的結(jié)構(gòu)，為了提高換熱效率，鋁箔的種類由最初的平片、波紋片、發(fā)展到了現(xiàn)在的高效翅片，銅管也由最初的光管發(fā)展到了現(xiàn)在的高效內(nèi)螺紋管。這些部件結(jié)構(gòu)的變化，在一定程度上提高了空調(diào)器的效率，適應(yīng)了市場的需要。但是隨著人類對節(jié)能降耗要求的不斷提高，對空調(diào)器高效節(jié)能和小型化的要求也越來越高，傳統(tǒng)的銅管套鋁箔的換熱器結(jié)構(gòu)已越來越難滿足市場的需求，仍存在換熱效率偏低、換熱器的功率密度偏小、結(jié)構(gòu)不夠緊湊的問題，急需尋找一種傳熱效率更高，功率密度更大的換熱器來替代傳統(tǒng)的換熱器，以提高空調(diào)整機(jī)的效率。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決目前的換熱器仍然存在換熱效率偏低、換熱功率密度偏小、結(jié)構(gòu)不夠緊湊的技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于，提供一種管式換熱器，該換熱器具有換熱效率高、換熱功率密度大、結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕的優(yōu)點(diǎn)，并可顯著增加換熱面積，減輕換熱器的重量及結(jié)構(gòu)尺寸。
本發(fā)明的目的是通過以下的技術(shù)方案來解決的一種管式換熱器，包括換熱管以及布置在換熱管外表面的換熱部件和用于對換熱部件進(jìn)行輔助換熱用的輔助換熱裝置，其特征在于，所述的換熱部件為覆蓋在換熱管外表面的金屬泡沫，金屬泡沫的內(nèi)部形成有供氣體或液體介質(zhì)流通的孔洞。
上述的換熱器，其輔助換熱裝置是風(fēng)冷式換熱裝置，該風(fēng)冷式換熱裝置用于產(chǎn)生一定流速的換熱風(fēng)，換熱風(fēng)沿垂直于換熱管的軸向方向的一端進(jìn)入金屬泡沫孔洞，并從金屬泡沫孔洞的另一端流出。這樣可以加速換熱，提高換熱效率。
上述的換熱器，輔助換熱裝置是水冷式換熱裝置，該水冷式換熱裝置布置在換熱器的上端，它包括一個(gè)水噴灑裝置，水流進(jìn)入水噴灑裝置，水噴灑裝置將水均勻地噴灑到覆蓋在換熱管外表面的金屬泡沫上表面，水流經(jīng)金屬泡沫的孔洞后排出。水冷式換熱裝置同樣可以加速換熱，提高換熱效率，適用于換熱效率更高的場合。
上述的換熱器，其換熱管由上下大致等距疊置的多排換熱管組成，每排換熱管由一根直管彎制成蛇形簡單回路結(jié)構(gòu)，一端是介質(zhì)進(jìn)口，另一端是介質(zhì)出口。
上述的換熱器，其換熱管為復(fù)雜回路結(jié)構(gòu)，換熱管只設(shè)一個(gè)進(jìn)口和一個(gè)出口，換熱管通過彎制、分叉、會合設(shè)置成空間幾何結(jié)構(gòu)，以增大其換熱面積。
上述的換熱器，其金屬泡沫孔洞直徑為0.05mm～5mm。
上述的換熱器，其金屬泡沫通過金屬粉末燒結(jié)、電鍍或熔模澆注(滲流)覆蓋在換熱管外表面上。
本發(fā)明的管式換熱器，由于采用金屬泡沫代替了傳統(tǒng)的鋁箔，結(jié)構(gòu)緊湊，其金屬泡沫具有傳熱效率高、比表面積(可達(dá)2000～10000m2/m3)大、密度小(是固體材料的2％-25％)，降噪功能好的優(yōu)點(diǎn)，可顯著增加換熱面積，減輕換熱器的重量及結(jié)構(gòu)尺寸。


圖1是本發(fā)明的一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，采用了風(fēng)冷式輔助換熱裝置。
圖2是圖1中沿中間支管所在截面的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本發(fā)明的另一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，換熱管采用了復(fù)雜回路。
圖4是圖3中換熱管的布置形式結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5本發(fā)明的第三種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，采用了水冷式輔助換熱裝置。
下面結(jié)合附圖，通過優(yōu)選實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
具體實(shí)施例方式
傳統(tǒng)的管式換熱器一般由換熱管、增強(qiáng)換熱元件和輔助換熱裝置組成，增強(qiáng)換熱元件可以布置在換熱管內(nèi)和/或外，如布置在換熱管外鋁箔、翅片，布置在換熱管內(nèi)的擾流芯子，作用都是增強(qiáng)換熱，輔助換熱裝置用于加速流體介質(zhì)的流動，作用也是為了增強(qiáng)換熱效果，如常采用的風(fēng)機(jī)、水泵等輔助換熱裝置。
圖1所示為本發(fā)明的一種實(shí)施例。該換熱器由換熱管1、覆蓋在所述的換熱管1表面的金屬泡沫3組成，金屬泡沫3燒接在換熱管1的外表面上，當(dāng)然金屬泡沫3也可以采用粘接、焊接等其他方法與換熱管1連接，總之，只要與換熱管1緊密結(jié)合即可，作用是增加換熱效果。金屬泡沫3主要由液態(tài)金屬注入氣體或發(fā)泡劑法、熔模澆鑄法、固體粉末燒結(jié)法及注射成型等方法生成。金屬泡沫3的內(nèi)部有供氣體或液體介質(zhì)流通的孔洞，孔洞的直徑為幾十微米到幾毫米，隨換熱器的功率大小、應(yīng)用領(lǐng)域的需要而設(shè)置，如家用空調(diào)用換熱器金屬泡沫的孔洞直徑一般為0.05mm～5mm。金屬泡沫3的材料可以采用與常用的銅管換熱管的材料相同，亦可采用與換熱管不同種類的金屬，如鋁、不銹鋼或其他的金屬材料。采用金屬泡沫3的顯著優(yōu)點(diǎn)是，其具有傳熱效率高，較大的比表面積(可達(dá)2000-10000m2/m3)及低密度(是固體材料的2％-25％)，重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊，優(yōu)良的降噪功能等特性，且任意金屬材料均可加工制成，所以在新型高效緊湊式換熱器方面顯示出極大的應(yīng)用價(jià)值。
圖1所示換熱器的換熱管1采用了平行疊置的多層換熱管，每根換熱管彎制成蛇形盤管，如圖2所示，換熱管1的層數(shù)、長度、直徑根據(jù)所需換熱功率的大小設(shè)定，多層換熱管的進(jìn)口、出口分別匯流到一起，換熱管1也可以只設(shè)置一層或彎制成空間層疊結(jié)構(gòu)，或其他的空間結(jié)構(gòu)，只要滿足換熱功率要求即可。上述的金屬泡沫孔洞流向一般設(shè)置成垂直于換熱管1，在孔洞的進(jìn)口A設(shè)置有風(fēng)冷式輔助換熱裝置，可由風(fēng)機(jī)、導(dǎo)流罩等組成，其產(chǎn)生一定壓力和流速的冷卻風(fēng)，從金屬泡沫進(jìn)口A進(jìn)入金屬泡沫孔洞，從金屬泡沫3相對的一側(cè)即出口B流出。在金屬泡沫3的外側(cè)還可以設(shè)置一個(gè)罩殼2，起到保護(hù)金屬泡沫3，固定換熱管1，對換熱空氣導(dǎo)流等作用。
圖3是本發(fā)明的另一種實(shí)施例，與圖1所示不同的是其換熱管1采用了復(fù)雜回路結(jié)構(gòu)，如圖4所示，所述的換熱管1由四排管組成，換熱管1通過彎制、分叉、會合設(shè)置成復(fù)雜的空間幾何結(jié)構(gòu)，以增大換熱管1的換熱面積。其加工方法是先將換熱管1按預(yù)定的排布方式進(jìn)行排列，再焊接，然后放入加工設(shè)備中，采用金屬粉末燒結(jié)、電鍍或熔模澆注(滲流)等方法產(chǎn)生金屬泡沫3，并燒結(jié)成形。
圖5是本發(fā)明的第三種實(shí)施例，其采用了水冷式的輔助換熱裝置。由于水的傳熱系數(shù)遠(yuǎn)高于空氣的傳熱系數(shù)，使換熱更加強(qiáng)烈，因此這種換熱器換熱效率遠(yuǎn)高于風(fēng)冷式換熱器，適用于換熱效率更高的場合。水冷式換熱裝置布置在換熱器的上端，它包括一個(gè)有一個(gè)水噴灑裝置4，水流進(jìn)入水噴灑裝置4，水噴灑裝置4將水均勻地噴灑到換熱器金屬泡沫3換熱部件的上表面，流經(jīng)金屬泡沫3的孔洞，從換熱器的下端流出。該輔助換熱裝置適用于較低水壓或無水壓的場合，換熱器垂直布置，即使換熱器金屬泡沫孔洞處于垂向位置，便于冷卻水在重作用下由上而下流動，減少泵壓功耗。在換熱器的上下各有一個(gè)罩殼5，罩殼5的作用是用于集水，防止冷卻水飛濺，便于收集循環(huán)利用。對于換熱效率更高的場合，冷卻水也可以設(shè)置壓力供水冷卻模式，即在換熱器金屬泡沫3的進(jìn)口產(chǎn)生一定壓力的冷卻水，進(jìn)入金屬泡沫，以加速流動，提高冷卻效果。為了加強(qiáng)冷卻效果，還可以將冷卻水換成其他的冷卻液。
需要進(jìn)一步說明的是，本發(fā)明不局限以上所給出的實(shí)施例的形式，還可以變換成其他的結(jié)構(gòu)形式，如改變換熱管的彎制形狀和布置形式，改變輔助換熱裝置的結(jié)構(gòu)和形式，但只要采用了換熱管上布置金屬泡沫的管式換熱器結(jié)構(gòu)，或者是等同的替換，都將落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種管式換熱器，包括換熱管以及布置在換熱管外表面的換熱部件和用于對換熱部件進(jìn)行輔助換熱的輔助換熱裝置，其特征在于，所述的換熱部件為覆蓋在換熱管外表面的金屬泡沫，金屬泡沫內(nèi)部形成供氣體或液體介質(zhì)流通的金屬泡沫孔洞。
2.如權(quán)利要求1所述的管式換熱器，其特征在于所述的輔助換熱裝置是風(fēng)冷式換熱裝置，該風(fēng)冷式換熱裝置用于產(chǎn)生一定流速的換熱風(fēng)，換熱風(fēng)沿垂直于換熱管的軸向方向的一端進(jìn)入金屬泡沫孔洞，并從金屬泡沫孔洞的另一端流出。
3.如權(quán)利要求1所述的管式換熱器，其特征在于所述的輔助換熱裝置是水冷式換熱裝置，該水冷式換熱裝置布置在換熱器的上端，它包括一個(gè)水噴灑裝置，水流進(jìn)入水噴灑裝置，水噴灑裝置將水均勻地噴灑到覆蓋在換熱管外表面的金屬泡沫上表面，水流經(jīng)金屬泡沫的孔洞后排出。
4.如權(quán)利要求1或2或3所述的管式換熱器，其特征在于所述的換熱管為等距疊置的多排換熱管，每排換熱管由一根直管彎制成蛇形回路，一端是介質(zhì)進(jìn)口，另一端是介質(zhì)出口。
5.如權(quán)利要求1或2或3所述的管式換熱器，其特征在于，所述換熱管只設(shè)一個(gè)進(jìn)口和一個(gè)出口，換熱管通過彎制、分叉、會合設(shè)置成空間幾何結(jié)構(gòu)，以增大其換熱面積。
6.如權(quán)利要求1所述的管式換熱器，其特征在于，所述的金屬泡沫的孔洞直徑為0.05mm～5mm。
7.如權(quán)利要求1所述的管式換熱器，其特征在于，所述的金屬泡沫通過金屬粉末燒結(jié)、電鍍或熔模澆注或滲流覆蓋在換熱管外表面上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種管式換熱器，包括換熱管以及布置在換熱管外表面的換熱部件和用于對換熱部件進(jìn)行輔助換熱的輔助換熱裝置，所述的換熱部件為覆蓋在換熱管外表面的金屬泡沫，金屬泡沫內(nèi)部形成供氣體或液體介質(zhì)流通的金屬泡沫孔洞。本發(fā)明的管式換熱器，由于采用金屬泡沫代替了傳統(tǒng)的鋁箔，金屬泡沫具有結(jié)構(gòu)緊湊、傳熱效率高、比表面積大、密度小、降噪功能好的優(yōu)點(diǎn)，可顯著增加換熱面積，減輕換熱器的重量，十分適合空調(diào)換熱器應(yīng)用領(lǐng)域。
文檔編號F28F13/00GK1916550SQ200610105100
公開日2007年2月21日 申請日期2006年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月5日
發(fā)明者趙長穎, 盧天健, 鄧斌 申請人:西安交通大學(xué)