CN104962903A

CN104962903A - 表面多孔换热管的制造方法及装置

Info

Publication number: CN104962903A
Application number: CN201510399676.7A
Authority: CN
Inventors: 郭宏新; 刘世平; 刘丰; 练绵炎; 狄勇; 田朝阳
Original assignee: Jiangsu Sunpower Pressure Vessel And Equipment Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Jiangsu Sunpower Pressure Vessel And Equipment Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2015-07-09
Filing date: 2015-07-09
Publication date: 2015-10-07
Anticipated expiration: 2035-07-09
Also published as: CN104962903B

Abstract

一种表面多孔换热管的制造方法及装置，其特征是所述的方法包括如下步骤：a.对基管表面进行包括除尘和清洗的预处理；b.将金属粉末、造孔剂和粘结剂按设定的比例进行均匀混合，形成金属粉末粘胶涂料；c.将金属粉末粘胶涂料涂敷在基管表面，涂层厚度为0.15~0.85mm；d.采用感应线圈加热装置进行烧结；使涂敷有金属粉末粘胶涂料的基管连续穿过感应线圈，基管边前时边进行烧结，烧结时间为20~50秒，冷却后即得到表面多孔换热管。本发明加热速度快，能耗低，效率高。

Description

表面多孔换热管的制造方法及装置

技术领域

本发明涉及高效换热管技术，尤其是一种表面带有涂层的换热管的制造方法及装置，具体地说是一种表面多孔换热管的制造方法及装置。

背景技术

烧结型表面多孔管具有良好的沸腾传热性能，它对水、氟利昂、液氮、烯烃类、苯、乙醇等多种工况介质的的沸腾换热均有显著的强化作用，其传热系数可以达到相同光管的6~8倍，可用于石油化工装置的再沸器、冷凝器、蒸发器以及天然气液化、冷冻、空气调节、乙二醇蒸发、海水淡化、航空航天等装置，因此在强化传热领域具有很大的应用前景。但是，目前表面多孔管的烧结工艺主要是在气氛保护炉内进行，产品种类受限，基管局限于碳钢、铜镍合金，象钛管等材料不适合采用这种方法加工表面多孔层。

目前的市场上出售的烧结型表面多孔管，产品价格高，且烧结温度高，约1000℃，保温时间长，一般在30~120min，对设备的要求也高。

感应加热工作原理是将工件放到感应器内，感应器一般是输入中频或高频交流电（300-300000Hz或更高）的空心铜管，产生交变磁场在工件中产生出同频率的感应电流，这种感应电流在工件的分布是不均匀的，在表面强，而在内部很弱，到心部接近于0，利用这个集肤效应，可使工件表面迅速加热，在几秒钟内表面温度上升到800~1000℃，而心部温度升高很小，随着加热时间的延长，温度升得更高。

和箱式炉对比，感应加热具有以下优点：1）加热快：最快加热速度不到1秒；2）安装方便：连接电源，感应圈和进出水管即可使用；3）启动快：通水通电后即可启动加热；4）耗电少：工件越小耗电量越少；5）效果好：加热非常均匀，升温快，氧化少，退火后无废品；6）百分之百满负载设计：百分之百满负载设计，可以连续24小时不间断工作；7）体积小、重量轻：占地面积小，节省厂房空间，作业环境好，环保、节能、安全，没有噪音。

据申请人所知，目前尚无一种利用感应加热技术对多孔换热管表面的涂层进行快速烧结成形的技术及装置可供使用。

发明内容

本发明的目的是针对现有的表面多孔管表面的涂层大多采用烧结成形而造成烧结时间长，能耗高，效率低的问题，发明一种利用感应线圈进行加热的表面多孔换热管的制造方法，同时提供一种相应的制造装置。

本发明的技术方案之一是：

一种表面多孔换热管的制造方法，其特征在于它包括如下步骤：

a. 对基管表面进行包括除尘和清洗的预处理；

b. 将金属粉末、造孔剂和粘结剂按设定的比例进行均匀混合，形成金属粉末粘胶涂料；

c. 将金属粉末粘胶涂料涂敷在基管表面，涂层厚度为0.15~0.85mm；

d. 采用感应线圈加热装置进行烧结；使涂敷有金属粉末粘胶涂料的基管连续穿过感应线圈，基管边前时边进行烧结，烧结时间为20~50秒，冷却后即得到表面多孔换热管。

所述的金属粉末为合金粉末，所述的合金粉末包括镍基合金粉末、铁基合金粉末、钴基合金粉末或铜基合金粉末中的一种或几种的组合。

所述的基管括碳钢、单相不锈钢、双相不锈钢、镍基合金、铜镍合金和钛材。

所述的基管穿过设定长度的感应线圈并在移动过程中实现连续加热20-50秒。

所述的金属粉末粘胶涂料中金属粉末的重量比为75-91%，造孔剂的重量比为4-15%，粘结剂的重量比为5-10%，各组份的重量比为100%。

本发明的技术方案之二是：

一种表面多孔换热管制造装置，它包括固定安装座1和感应线圈2，固定安装座（1）的一端安装有摩擦送杆机构3，另一端等分安装有喷头4，摩擦送杆机构由锥形摩擦滚轮和驱动机构组成，驱动机构带动锥形摩擦滚轮转动利用摩擦分力推动基管5前进从而使经喷头喷涂后的基管进入感应线圈2中快速加热固化。基管5也可采用其它外置的送管机构恒速移动。

所述的锥形摩擦滚轮的数量为三个，它们均布在固定安装中的中心孔中，三个锥形摩擦滚轮轴线之间的距离可调以满足不同基管直径的需要。

本发明的有益效果：

1）加热快：最快加热速度不到1秒；2）安装方便：连接电源，感应圈和进出水管即可使用；3）启动快：通水通电后即可启动加热；4）耗电少：工件越小耗电量越少；5）效果好：加热非常均匀，升温快，氧化少，退火后无废品；6）百分之百满负载设计：百分之百满负载设计，可以连续24小时不间断工作；7）体积小、重量轻：占地面积小，节省厂房空间，作业环境好，环保、节能、安全，没有噪音。

本发明制造的表面多孔层厚度和孔隙均匀，涂层坚固，不易脱落，同时和其他烧结工艺相比，具有效率高的优点。本发明可广泛应用于石油、石化、化工、电力、空调、制冷等行业管壳式换热器，用于强化沸腾传热，提高传热系数，减小传热面积，减少金属用量，节省项目费用。

附图说明

图1是本发明的自动加热装置示意图。

图2是图1中用于对基管表面进行喷涂和驱动的固定安装座的结构示意图。

图3是本发明的半自动化加热装置示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

实施例一。

一种表面多孔换热管的制造方法，它包括如下步骤：

a. 对基管表面进行包括除尘和清洗的预处理；

b. 将金属粉末、造孔剂和粘结剂按金属粉末的重量比为75-91%、造孔剂的重量比为4-15%、粘结剂的重量比为5-10%的比例进行均匀混合，形成金属粉末粘胶涂料；其中的金属粉末为合金粉末，所述的合金粉末包括镍基合金粉末、铁基合金粉末、钴基合金粉末或铜基合金粉末中的一种或几种的组合；

d. 采用感应线圈加热装置进行烧结，感应线圈采用输入中频或高频交流电（300-300000Hz或更高）的空心铜管，产生交变磁场在基管中产生出同频率的感应电流，这种感应电流在基管中的分布是不均匀的，在表面强，而在内部很弱，到心部接近于0，利用这个集肤效应，可使基管表面迅速加热，在几秒钟内表面温度上升到800~1000℃，而心部温度升高很小，随着加热时间的延长，温度升得更高；使涂敷有金属粉末粘胶涂料的基管连续穿过感应线圈，基管边前时边进行烧结，根据基管的前进速度和感应线圈的长度控制烧结时间为20~50秒，冷却后即得到表面多孔换热管。

本实施例的基管可为碳钢、单相不锈钢、双相不锈钢、镍基合金、铜镍合金和钛材。

实施例二。

如图1、2所示。

一种表面多孔换热管制造装置，它包括固定安装座1和感应线圈2，如图1所示，固定安装座1的一端安装有摩擦送杆机构3，另一端等分安装有喷头4，如图2所示，摩擦送杆机构由锥形摩擦滚轮和驱动机构组成，所述的锥形摩擦滚轮的数量为三个，它们均布在固定安装中的中心孔中，三个锥形摩擦滚轮轴线之间的距离可调以满足不同基管直径的需要。驱动机构带动锥形摩擦滚轮转动利用摩擦分力推动基管5前进从而使经喷头喷涂后的基管进入感应线圈2中快速加热固化。基管5也可采用其它外置的送管机构恒速移动。

实施例三。

如图3所示。

本实施例与实施例二的区别是采用人工和机械相结合，先将配置好的金属粉末粘结涂料人工涂敷在基管表面上，利用外加的送管机构使基管直线运动进入感应线圈，经线圈加热到预定的温度，保温很短时间，离开线圈后开始冷却，即得到表面多孔层，完成表面多孔换热管的加工制造。

实例1。

基管材料为奥氏体不锈钢，牌号为06Cr19Ni10，金属粉末选用镍基合金粉末，含量为78-81%，造孔剂选用CaCO₃，含量为11-13%，粘结剂选用水玻璃，含量为8-10%，均匀混合后的金属粉末粘胶涂料涂敷在基管。基管5经感应线圈2加热将温度升高到970℃，感应线圈2的功率为25KW，基管5进给速度为5mm/s。得到厚度约为0.6mm，孔隙率约为67%-70%的表面多孔层。

实例2。

基管5材料为铜镍合金，牌号为B20，金属粉末选用镍基合金粉末，含量为78-83%，造孔剂选用聚氯乙烯，含量为7-9%，粘结剂选用水玻璃，含量为8-11%，均匀混合后的金属粉末粘胶涂料涂敷在基管。基管经感应线圈2加热将温度升高到650℃，感应线圈2的功率为25KW，基管进给速度为8mm/s。得到厚度约为0.6mm，孔隙率约为60%-65%的表面多孔层。

实例3。

基管材料为商用纯钛，牌号为TA2，金属粉末选用镍基合金粉末，含量为80-85%，造孔剂选用NH₄HCO₃，含量为5-7%，粘结剂选用水玻璃，含量为8-10%，均匀混合后的金属粉末粘胶涂料涂敷在基管。基管经感应线圈2加热将温度升高到270℃，感应线圈的功率为25KW，基管进给速度为10mm/s。得到厚度约为0.6mm，孔隙率约为50%--63%的表面多孔层。

本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims

1.一种表面多孔换热管的制造方法，其特征在于它包括如下步骤：

a. 对基管表面进行包括除尘和清洗的预处理；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的金属粉末为合金粉末，所述的合金粉末包括镍基合金粉末、铁基合金粉末、钴基合金粉末或铜基合金粉末中的一种或几种的组合。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的基管括碳钢、单相不锈钢、双相不锈钢、镍基合金、铜镍合金和钛材。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的基管穿过设定长度的感应线圈并在移动过程中实现连续加热20-50秒。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的金属粉末粘胶涂料中金属粉末的重量比为75-91%，造孔剂的重量比为4-15%，粘结剂的重量比为5-10%，各组份的重量比为100%。

6.一种权利要求1所述方法使用的表面多孔换热管的制造装置，它包括固定安装座（1）和感应线圈（2），固定安装座（1）的一端安装有摩擦送杆机构（3），另一端等分安装有喷头（4），摩擦送杆机构由锥形摩擦滚轮和驱动机构组成，驱动机构带动锥形摩擦滚轮转动利用摩擦分力推动基管前进从而使经喷头喷涂后的基管进入感应线圈（2）中快速加热固化。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征是所述的锥形摩擦滚轮的数量为三个，它们均布在固定安装中的中心孔中，三个锥形摩擦滚轮轴线之间的距离可调以满足不同基管直径的需要。