CN103175431A

CN103175431A - 板式换热器用高通量换热板

Info

Publication number: CN103175431A
Application number: CN2013101186291A
Authority: CN
Inventors: 栾辉宝; 王崧; 夏晓宇; 张永贵; 李培麟; 张世程
Original assignee: 711th Research Institute of CSIC
Current assignee: 711th Research Institute of CSIC
Priority date: 2013-04-08
Filing date: 2013-04-08
Publication date: 2013-06-26

Abstract

本发明属于换热技术领域，涉及一种换热板，特别涉及一种板式换热器用高通量换热板。包括板材基体和金属粉末，所述金属粉末粘接在板材基体上通过烧结形成板式换热器用高通量换热板。本发明的优点和有益效果在于：本发明的结构具有板材基体不易被料液所腐蚀的优点。由于所述板材基体的表面为波纹型结构，可以增加本发明的强度。由于所述金属粉末烧结在板材基体上形成的金属粉末层，所述金属粉末层为泡沫结构，可以强化相变换热。由于所述金属粉末通过黏结剂粘接在板材基体上，可以便于本发明的制造加工。

Description

板式换热器用高通量换热板

技术领域

本发明属于换热技术领域，涉及一种换热板，特别涉及一种板式换热器用高通量换热板。

背景技术

板式换热器具有传热效率高，结构紧凑等优点，已被广泛应用于化工、制冷、食品和医药等生产流程中。近年来，随着研究的深入，板式换热器从单纯地应用于单相工况向有蒸发或冷凝的复杂工况拓展开来。传统的可拆式板式换热器设计压力通常小于2.5MPa，设计温度小于350℃，适用于低温低压的场合。为了克服压力与温度使用范围的限制，近年来，可拆全焊接板式换热器（专利CN202057215），板壳式换热器（专利CN202018225）成为板式换热器的新型式。这两种换热器的板片之间的密封方式均采用焊接方式，而不是采用传统可拆式板式换热器中的垫片形式，进而可以用于高温高压的场合。以板壳式换热器为例，其设计压力最高可以到20MPa，设计温度最高可以到900℃。

随着各类板式换热器的应用范围越来越广，如何进一步提高板式换热器的效率，也逐渐成为研究热点。板式换热器通常采用波纹板片，波纹板片对于强化单相对流换热是非常有效的。然而当板式换热器用于蒸发场合时，波纹结构仍是一种宏观结构，对于强化沸腾相变换热的作用非常有限。所以，如何提高板式换热器波纹板片的蒸发换热系数仍然是一个亟待解决的课题。

多孔表面的制造方法有好多种，但是主要可以分为两大类，即多孔覆盖表面和开孔多孔表面，多孔覆盖表面即在换热表面上加一层多孔覆盖物，作为覆盖层的材料可以是铜、铝、不锈钢或其它合金，制造方法大致有烧结金属粉末法、火焰喷涂法、电镀法和覆盖金属丝网法等。开孔多孔表面即在换热表面上加工出所需的内凹穴，加工方法大致有机械加工法，电化学腐蚀法及激光加工法。相关研究表明，烧结型多孔表面的传热效果最好。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，设计一种板式换热器用高通量换热板，该换热板可以提高蒸发换热系数。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是设计一种板式换热器用高通量换热板，包括板材基体和金属粉末，所述金属粉末粘接在板材基体上通过烧结形成板式换热器用高通量换热板。

所述板材基体的表面为波纹型结构。

所述金属粉末烧结在板材基体上形成的金属粉末层。

所述金属粉末层为泡沫结构。

金属粉末层的厚度为0.1～0.5毫米，金属粉末层的孔隙率为30%～80%，金属粉末层孔隙孔的当量直径10～200微米。

所述金属粉末通过黏结剂粘接在板材基体上。

本发明是这样实现的：本发明采用的高通量板是在常规的波纹板片表面均匀地涂上一层黏结剂，再覆以一定数目的金属粉末。然后在充有保护气体的炉子中升温，将金属粉末烧结到板子上。

本发明的原理：高通量板强化沸腾换热的原理阐述如下。流体流过高通量板表面，换热主要对流和蒸发两种方式。金属颗粒层内部有内部对流和毛细蒸发，外部有外部蒸发和外部对流。烧结型泡沫表面内部孔隙单元之间的结构和形状都为强化换热提供了有利条件，高体积比扩大了固体和液体的接触面积，气体和液体可以顺利流过金属泡沫，固体结构的扰动增强了换热，内部的空间为相变蓄热材料提供了储能场所，孔穴交叉点为相变换热提供了很好的气化核心生成点，孔穴之间的毛细作用又为液体的补充提供了便利，促使固液之间、气液之间的换热得到加强。

本发明的优点和有益效果在于：本发明的结构具有板材基体不易被料液所腐蚀的优点。由于所述板材基体的表面为波纹型结构，可以增加本发明的强度。由于所述金属粉末烧结在板材基体上形成的金属粉末层，所述金属粉末层为泡沫结构，可以强化相变换热。由于所述金属粉末通过黏结剂粘接在板材基体上，通过高温炉进行烧结，冷却后得到产品，可以便于本发明的制造加工。

附图说明

图1是本发明换热板的横截面图；

图2是本发明换热板的强化传热机理。

其中，1-板材基体；2-金属粉末；3-金属粉末层。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1至图2所示，本发明具体实施的技术方案是：一种板式换热器用高通量换热板，包括板材基体1和金属粉末2，所述金属粉末2粘接在板材基体1上通过烧结形成板式换热器用高通量换热板。

所述板材基体1的表面为波纹型结构。

所述金属粉末2烧结在板材基体1上形成的金属粉末层3。

所述金属粉末层3为泡沫结构。

金属粉末层3的厚度为0.1～0.5毫米，金属粉末层3的孔隙率为30%～80%，金属粉末层3孔隙孔的当量直径10～200微米。

所述金属粉末2通过黏结剂粘接在板材基体1上。

本发明的板式换热器用高通量换热板可以用于可拆式板式换热器和全焊接板式换热器。

本发明的应用实例阐述如下：

原料通过一次加工，加工出具有波纹结构的方形板材基体1。在板材基体1蒸发侧表面均匀地图上一层黏结剂，再覆以一定数目的金属粉末2。然后在充有保护气体的炉子中升温，将金属粉末2烧结到板材基体1上，构成一层泡沫金属粉末层3。方形板材基体1之间通过激光焊接构成换热芯组。该全焊接结构的换热芯组被放置在四块靠螺栓固定的板框a、板框b、板框c和板框d之间，上下部分别有维持压力的压板a和压板b。四个板框a、板框b、板框c和板框d上带有流体进出口的连接管嘴。全螺栓连接结构使得板框可以快速拆卸，进而对板束进行清理和维护。由于板与板之间采用焊接连接，未采用垫片，使得它可以应用于高温高压的场合。同时由于板片蒸发侧表面有多孔结构，换热器整体换热性能得到了强化。

高通量板可以应用于可拆式换热器和全焊接板式换热器中。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.板式换热器用高通量换热板，其特征在于：包括板材基体（1）和金属粉末（2），所述金属粉末（2）粘接在板材基体（1）上通过烧结形成板式换热器用高通量换热板。

2.根据权利要求1所述的板式换热器用高通量换热板，其特征在于：所述板材基体（1）的表面为波纹型结构。

3.根据权利要求1或2所述的一种板式换热器用高通量换热板，其特征在于：所述金属粉末（2）烧结在板材基体（1）上形成的金属粉末层（3）。

4.根据权利要求3所述的板式换热器用高通量换热板，其特征在于：所述金属粉末层（3）为泡沫结构。

5.根据权利要求4所述的板式换热器用高通量换热板，其特征在于：金属粉末层（3）的厚度为0.1～0.5毫米，金属粉末层（3）的孔隙率为30%～80%，金属粉末层（3）孔隙孔的当量直径10～200微米。

6.根据权利要求1或2所述的板式换热器用高通量换热板，其特征在于：所述金属粉末（2）通过黏结剂粘接在板材基体（1）上。