CN107335809A - 满液式蒸发器的蒸发管的制备方法 - Google Patents

Abstract

一种满液式蒸发器的蒸发管的制备方法，步骤：先在铜管的内壁轧制出螺旋内齿，再对铜管的内外表面清洗并晾干；在铜管外套置细铜粉颗粒限制管，引入烧结炉在保护气体下烧结，出烧结炉，冷却且拔离细铜粉颗粒限制管，铜管的外壁上结合有细铜粉颗粒毛细结构层；在细铜粉颗粒毛细结构层外套置粗铜粉颗粒限制管，引入烧结炉在保护气体再烧结，出烧结炉，冷却并拔离粗铜粉颗粒限制管，细铜粉颗粒毛细结构层外结合有粗铜粉颗粒毛细结构层，得到坯管；将坯管引入烧结炉在保护气体下进而烧结，出烧结炉，冷却，得到满液式蒸发器的蒸发管。在铜管与细、粗铜粉颗粒毛细结构层之间不会产生接触热阻，换热性能良好；提高传热系数；体现传热性的最大化效果。

Description

满液式蒸发器的蒸发管的制备方法

技术领域

本发明属于换热管制备技术领域，具体涉及一种满液式蒸发器的蒸发管的制备方法。

背景技术

如业界所知，在制冷、空调工程以及能源与动力工程等领域普遍涉及液体在管束外表面蒸发的制冷系统机组和空调系统机组，并且对于大型的中央空调离心机组大都采用满液式蒸发器。由于铜材料具有良好的可塑性，因而满液式蒸发管通常使用铜管。为了增大换热面积，提高换热系数，通常以挤压轧制方式或焊接方式在铜管外壁形成翅片（习惯称外翅片），并且在铜管内壁轧制出内翅片。

以轧制方式在铜管外壁形成外翅片的例子在公开的专利文献中不乏见诸，如CN1092327C（混合制冷剂用传热管）、CN2365635Y（传热管）、CN2539948Y（断续齿内螺纹无缝高效传热管）、CN100365369C（蒸发器热交换管）、CN102425972A（一种热交换管）、CN103063072（一种热交换管）、CN201034432Y（高翅片热交换管）和CN2740988Y（热交换器用铜及铜合金无缝高翅片管），等等；以焊接方式在铜管外形成翅片的例子如CN205300349U（纵向开孔型翅片管）和US2667337（波纹形绕片管），等等。

较适合于作为满液式蒸发器使用的蒸发管的例子如CN2911555Y（满液式蒸发器用蒸发管）、CN201034436Y（双重强化的蒸发用传热管）、CN101782344B（一种双面强化换热管）、CN103047891B（网状外表面的降膜蒸发管）、CN104006579B（一种蒸发器用的高效热交换管）和CN105300155A（蒸发管），等等。

进而如业界所知，由于以焊接方式在铜管外壁形成翅片会产生管体与翅片根部（翅根）之间的接触热阻，因而并不受到业界的器重。以轧制方式即以机械挤压加工方式在铜管外壁形成翅片可以消除前述的接触热阻，但是得到的翅片及凹槽尺寸的均匀性无法满足业界之预期，特别是尺寸精度无法达到10μm级，因此由挤压加工方式得到的蒸发管难以体现满液蒸发的传热性能的最大化。

CN105509522A推荐有“一种铜粉烧结和高孔隙泡沫铜复合热管的制造方法”，该方法制造的热管其吸液芯是复合结构，其中，蒸发段由铜粉烧结而成，冷凝段和绝热段由高孔隙率的分级构造泡沫铜卷曲后烧结而成。该专利申请方案根据热管具体应用要求，蒸发段的低孔隙率和小孔径结构便于液相介质快速汽化，冷凝段和绝热段的高孔隙率结构使液相回流热阻大大减小，保证液体快速回流至蒸发段，加快相变循环速度。但是该专利方案并未给出铜粉烧结于管体外的具体技术内涵的启示，而将铜粉通过高温烧结方式与管体形成一体结构既又避免前述的接触热阻，又能获得理想的孔隙以及达到期望的尺寸精度，但是在迄今为止公开的中外专利和非专利文献中均未见诸有相关报道。

发明内容

本发明的任务在于提供一种满液式蒸发器的蒸发管的制备方法，由该方法制备的满足液式蒸发器的蒸发管既可消除与管体外壁之间的接触热阻而藉以保障良好的换热性能，又能在管体外壁形成毛细结构而藉以保障在使用过程中以产生众多的汽化核心来提高核态沸腾进而改善传热系数，并且还能体现良好的尺寸均匀性而藉以发挥传热性能的最大化效果。

本发明的任务是这样来完成的，一种满液式蒸发器的蒸发管的制备方法，包括以下步骤：

A)前期准备，先在铜管的内壁轧制出螺旋内齿，再对铜管的内外表面清洗并晾干；

B)烧结，先在步骤A）得到的铜管外套置一细铜粉颗粒限制管，该细铜粉颗粒限制管与铜管的外壁之间保持有间隙并且向该间隙内填入细铜粉颗粒，再引入烧结炉在保护气体下烧结并且控制烧结温度和烧结时间，出烧结炉，冷却并且拔离细铜粉颗粒限制管，在铜管的外壁上结合有由细铜粉颗粒形成的细铜粉颗粒毛细结构层；

C)再烧结，先在步骤B)所述的细铜粉颗粒毛细结构层外套置一粗铜粉颗粒限制管，该粗铜粉颗粒限制管与细铜粉颗粒毛线结构层之间保持有空隙并向该空隙内填入粗铜粉颗粒，再引入烧结炉在保护气体再烧结并且控制再烧结的温度和再烧结的时间，出烧结炉，冷却并且拔离粗铜粉颗粒限制管，在细铜粉颗粒毛细结构层外结合有由粗铜粉颗粒形成的粗铜粉颗粒毛细结构层，得到坯管；

D)进而烧结，将由步骤C）所述的坯管引入烧结炉在保护气体下进而烧结并且控制进而烧结的温度和进而烧结的时间，出烧结炉，冷却，得到满液式蒸发器的蒸发管。

在本发明的一个具体的实施例中，步骤A）中所述的清洗为超声波清洗。

在本发明的另一个具体的实施例中，步骤B）中所述的细铜粉颗粒限制管为不锈钢管，所述间隙的宽度为0.18-0.22mm。

在本发明的又一个具体的实施例中，步骤B）中所述的细铜粉颗粒的目数为800-1000目。

在本发明的再一个具体的实施例中，步骤B）中所述的控制烧结温度是将烧结温度控制为800-950℃，所述的控制烧结时间是将烧结时间控制为25-35min。

在本发明的还有一个具体的实施例中，步骤C）中所述的粗铜粉颗粒限制管为不锈钢管，所述的空隙的宽度为0.38-0.42mm。

在本发明的更而一个具体的实施例中，步骤C)中所述的粗铜粉颗粒的目数为300-500目。

在本发明的进而一个具体的实施例中，步骤C）中所述的控制再烧结的温度是将温度控制为800-950℃，所述的控制再烧结的时间是将时间控制为25-35min。

在本发明的又更而一个具体的实施例中，步骤D）中所述的控制进而烧结的温度是将进而烧结的温度控制为800-950℃，所述的控制进而烧结的时间是将进而烧结的时间控制为30-40min。

在本发明的又进而一个具体的实施例中，步骤A）、B）和C）中所述的保护气体为氮气。

本发明提供的技术方案的技术效果在于：其一，由于以烧结方式在铜管外壁形成与铜管构成一体结构的细铜粉颗粒毛细结构层以及在细铜粉颗粒毛细结构层外形成与其结合为一体的粗铜粉颗粒毛细结构层，因而在铜管与细、粗铜粉颗粒毛细结构层之间不会产生接触热阻，得以保障良好的换热性能；其二，由于细、粗铜粉颗粒毛细结构层具有丰富的毛细孔穴，并且内层的毛细孔穴小而密，外层的毛细孔穴相对于内层大而疏，因而在使用状态下能产生众多的汽化核心来提高核态沸腾进而提高传热系数；其三，由于细、粗铜粉颗粒各自具有相应的均匀粒径，因而能体现良好的尺寸均匀性，得以体现传热性的最大化效果。

附图说明

图1为本发明方法制备的满液式蒸发器的蒸发管的剖视图。

图2为图1的A部放大图。

具体实施方式

实施例1：

图1和图2所示的满液式蒸发器的蒸发管的制备方法包括如下步骤：

A)前期准备，先在铜管1的内壁轧制出螺旋内齿11，再对铜管1的内外表面进行超声波清洗并且晾干；

B)烧结，先在步骤A）得到的铜管1外套置一不锈钢管，该不锈钢管与铜管1的外壁之间保持有宽度为0.2mm的间隙，并且向该0.2mm的间隙内填入目数为1000目的即过1000目筛的细铜粉颗粒，再引入烧结炉在氮气保护气体的保护下烧结，烧结温度为950℃，烧结时间为25min，出烧结炉，冷却并且拔离不锈钢管，在铜管1的外壁上结合有即与铜管构成为一体的由细铜粉颗粒经烧结形成的厚度为0.2mm的细铜粉颗粒毛细结构层12；

C)再烧结，先在步骤B)所述的细铜粉颗粒毛细结构层12外套置一不锈钢管，该不锈钢管与细铜粉颗粒毛细结构层12之间保持有宽度为0.42mm的空隙，并且在该0.42mm的空隙内填入目数为300目的即过300目筛的粗铜粉颗粒，再引入烧结炉在氮气保护气体的保护下再烧结，再烧结温度为800℃，再烧结时间为35min，出烧结炉，冷却并且拔离不锈钢管，在细铜粉颗粒毛细结构层12外结合有由粗铜粉颗粒经烧结形成的厚度为0.42mm的粗铜粉颗粒毛细结构层13，得到坯管；

D)进而烧结，将由步骤C）得到的坯管引入烧结炉在氮气保护气体的保护下进而烧结，进而烧结的温度为850℃，进而烧结的时间为35min，出烧结炉，冷却，得到由图1和图2所示结构的满液式蒸发器的蒸发管。本步骤中的进而烧结的目的是使氮气充分渗透到细、粗铜粉颗粒中，以起到保护作用。

实施例2：

仅将步骤B）中的间隙宽度改为0.22mm，将细铜粉颗粒的目数改为800目，将烧结温度改为800℃，将烧结时间改为35min，将细铜粉颗粒毛细结构层12的厚度改为0.22mm；将步骤C）中的空隙的宽度改为0.4mm，将粗铜粉颗粒的目数改为500目，将再烧结温度改为950℃，将再烧结的时间改为30min，将粗铜粉颗粒毛细结构层13的厚度改为0.4mm；将步骤D）中的进而烧结的温度改为950℃，将进而烧结的时间改为30min。其余均同对实施例1的描述。

实施例3：

仅将步骤B）中的间隙宽度改为0.18mm，将细铜粉颗粒的目数改为900目，将烧结温度改为900℃，将烧结时间改为30min，将细铜粉颗粒毛细结构层12的厚度改为0.18mm；将步骤C）中的空隙的宽度改为0.38mm，将粗铜粉颗粒的目数改为400目，将再烧结温度改为850℃，将再烧结的时间改为25min，将粗铜粉颗粒毛细结构层13的厚度改为0.38mm；将步骤D）中的进而烧结的温度改为800℃，将进而烧结的时间改为40min。其余均同对实施例1的描述。

由上述实施1至3得到的满液式蒸发器的蒸发管的综合传热系数与已有技术中的轧制翅片管相比可提高50-100%，与已有技术中的光管相比传热系数提高15-25倍，不失为一个极致的技术方案。

Claims (10)

1.一种满液式蒸发器的蒸发管的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

A)前期准备，先在铜管(1)的内壁轧制出螺旋内齿(11)，再对铜管(1)的内外表面清洗并晾干；

B)烧结，先在步骤A）得到的铜管(1)外套置一细铜粉颗粒限制管，该细铜粉颗粒限制管与铜管(1)的外壁之间保持有间隙并且向该间隙内填入细铜粉颗粒，再引入烧结炉在保护气体下烧结并且控制烧结温度和烧结时间，出烧结炉，冷却并且拔离细铜粉颗粒限制管，在铜管(1)的外壁上结合有由细铜粉颗粒形成的细铜粉颗粒毛细结构层(12)；

C)再烧结，先在步骤B)所述的细铜粉颗粒毛细结构层(12)外套置一粗铜粉颗粒限制管，该粗铜粉颗粒限制管与细铜粉颗粒毛线结构层(12)之间保持有空隙并向该空隙内填入粗铜粉颗粒，再引入烧结炉在保护气体再烧结并且控制再烧结的温度和再烧结的时间，出烧结炉，冷却并且拔离粗铜粉颗粒限制管，在细铜粉颗粒毛细结构层(12)外结合有由粗铜粉颗粒形成的粗铜粉颗粒毛细结构层(13)，得到坯管；

D)进而烧结，将由步骤C）所述的坯管引入烧结炉在保护气体下进而烧结并且控制进而烧结的温度和进而烧结的时间，出烧结炉，冷却，得到满液式蒸发器的蒸发管。

2.根据权利要求1所述的满液式蒸发器的蒸发管的制备方法，其特征在于步骤A）中所述的清洗为超声波清洗。

3.根据权利要求1所述的满液式蒸发器的蒸发管的制备方法，其特征在于步骤B）中所述的细铜粉颗粒限制管为不锈钢管，所述间隙的宽度为0.18-0.22mm。

4.根据权利要求1所述的满液式蒸发器的蒸发管的制备方法，其特征在于步骤B）中所述的细铜粉颗粒的目数为800-1000目。

5.根据权利要求1所述的满液式蒸发器的蒸发管的制备方法，其特征在于步骤B）中所述的控制烧结温度是将烧结温度控制为800-950℃，所述的控制烧结时间是将烧结时间控制为25-35min。

6.根据权利要求1所述的满液式蒸发器的蒸发管的制备方法，其特征在于步骤C）中所述的粗铜粉颗粒限制管为不锈钢管，所述的空隙的宽度为0.38-0.42mm。

7.根据权利要求1所述的满液式蒸发器的蒸发管的制备方法，其特征在于步骤C)中所述的粗铜粉颗粒的目数为300-500目。

8.根据权利要求1所述的满液式蒸发器的蒸发管的制备方法，其特征在于步骤C）中所述的控制再烧结的温度是将温度控制为800-950℃，所述的控制再烧结的时间是将时间控制为25-35min。

9.根据权利要求1所述的满液式蒸发器的蒸发管的制备方法，其特征在于步骤D）中所述的控制进而烧结的温度是将进而烧结的温度控制为800-950℃，所述的控制进而烧结的时间是将进而烧结的时间控制为30-40min。

10.根据权利要求1所述的满液式蒸发器的蒸发管的制备方法，其特征在于步骤A）、B）和C）中所述的保护气体为氮气。