CN109877416B - 一种毛细管换热器管板和毛细管的焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种毛细管换热器管板和毛细管的的焊接方法，包括以下步骤：步骤1，加工工装；步骤2，将内部穿有耐高温金属丝的不锈钢毛细管按照毛细管换热器要求进行排列布置，穿过工装底部的小孔；步骤3，向工装内部加入金属；步骤4，熔化金属；步骤5，工装取下，抽出金属丝，进行进一步加工装配，完成毛细管换热器整体制造。本发明优点在于：保证了在通过熔化凝固的方式获得一体化的管板及毛细管通道结构的同时，能够解决毛细管换热器中毛细管和管板焊接困难的问题，形成毛细管换热器换热器需要的微通道。能够有效降低成本，提高生产效率。

Description

一种毛细管换热器管板和毛细管的焊接方法

技术领域

本发明涉及微通道换热器技术领域，属于一种新型毛细管换热器管板和毛细管的焊接方法。

背景技术

随着超临界二氧化碳布雷顿循环发电、二氧化碳热泵等研究课题的兴起，超临界二氧化碳换热器成为当前研究的主要方向之一。换热器作为超临界二氧化碳发电系统及二氧化碳热泵系统内的关键部件之一，其效率、紧凑度、耐受极限对系统整体性能有着重要的影响。传统管壳式及板式换热器由于自身结构和制造工艺的原因，存在体积笨重、耐受温度和压力水平低等缺点，不适合用于超临界二氧化碳换热器。研究表明，超临界二氧化碳在微通道内能够获得较好的换热及压降特性；同时，微通道结构本身拥有较高的耐压能力及紧凑度，因此，微通道换热器成为超临界二氧化碳换热器的主要选择。毛细管换热器结构同管壳式换热器结构类似，采用廉价易得、应用广泛的金属毛细管作为管程，在形成微通道的同时，有效降低了成本，作为超临界二氧化碳用高温高压微通道换热器，能够显著改善换热和压降性能，增加系统的紧凑性，提高换热器的经济性和产业化潜力。因此，毛细管换热器作为一种微通道换热器，其加工工艺成为提升换热器乃至提升系统整体性能和竞争力的关键技术之一。

当前，高温高压紧凑式微通道换热器加工制造存在若干方面的困难。首先，基于传统焊接方法的板式微通道换热器具有连接强度低、耐压能力差的缺点，难以直接应用于高压场合；采用新型扩散焊接方法的印刷电路板换热器表现出了良好的换热和强度性能，但成本过高、工艺流程复杂是制约其广泛发展的因素。

发明内容

本发明针对现有技术的缺陷，提供了一种毛细管换热器管板和毛细管的焊接方法，能有效的解决上述现有技术存在的问题。

为了实现以上发明目的，本发明采取的技术方案如下：

一种毛细管换热器管板和毛细管的的焊接方法，包括以下步骤：

步骤1，加工工装3，工装3整体呈碗状结构，在底部打若干小孔4，工装3整体采用高温耐火材料制造。

步骤2，将内部穿有耐高温金属丝2的不锈钢毛细管1按照毛细管换热器要求进行排列布置，使金属丝2按照顺序依次穿过工装3底部的小孔4，金属丝2留出适当的长度使得焊接流程完成后能够方便的将金属丝2从毛细管1中抽出，将该布置形式采用适当的方法进行固定，金属丝2应保持竖直向下；

步骤3，向工装3内部加入适量的金属，加入的金属材料应与毛细管1本身材料保持一致，保证后续熔化过程中能够紧密凝固到一起；

步骤4，向工装3内部采用高频加热或者焊接火焰高温熔融的方式对靠近工装3底部的部分进行加热，毛细管1管头部分管壁同预先放入的金属一起发生熔化，熔化后的金属液体连同剩余的毛细管1部分凝固到一起，形成一体化的管板5及不锈钢毛细管1结构。

步骤5，待熔化凝固后，将工装3取下，利用预留的金属丝2头部将毛细管1内的金属丝2抽出，管板5上形成同毛细管1通道相通的孔，对形成的管板5和毛细管1同端盖、壳程进行进一步加工装配，完成毛细管换热器整体制造。

与现有技术相比本发明的优点在于：在毛细管内部预先插入耐高温金属丝，作为保留通道至关重要的部件。保证了在通过熔化凝固的方式获得一体化的管板及毛细管通道结构的同时，能够解决毛细管换热器中毛细管和管板焊接困难的问题，形成毛细管换热器换热器需要的微通道。该种方法能够有效降低成本，提高生产效率。

附图说明

图1为本发明实施例焊接准备工装示意图；

图2为本发明实施例毛细管内插金属丝结构示意图；

图3为本发明实施例工装俯视图；

图4为本发明实施例工装主视图；

图5为本发明实施例金属材料同毛细管管壁熔化凝固；

图6为本发明实施例金属丝抽出形成管板与毛细管示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下列结合附图并举实施例，对本发明做进一步详细说明。

一种毛细管换热器管板和毛细管的焊接方法，包括以下步骤：

步骤1，加工工装3(如图3、4所示)，工装3整体呈碗状结构，在底部打若干小孔4，工装3整体采用高温耐火材料制造。

步骤2，将内部穿有耐高温金属丝2的不锈钢毛细管1(如图2所示)按照毛细管1换热器要求进行排列布置，使金属丝2按照顺序依次穿过工装3底部的小孔4(如图1所示)，金属丝2留出适当的长度使得焊接流程完成后能够方便的将金属丝2从毛细管1中抽出，将该布置形式采用适当的方法进行固定，金属丝2应保持竖直向下。

步骤3，向工装3内部加入适量的金属，加入的金属材料应与毛细管1本身材料保持一致，保证后续熔化过程中能够紧密凝固到一起。

步骤4，向工装3内部采用高频加热或者焊接火焰高温熔融的方式对靠近工装3底部的部分进行加热，毛细管1管头部分管壁同预先放入的金属一起发生熔化，熔化后的金属液体连同剩余的毛细管1部分凝固到一起，形成一体化的管板5及不锈钢毛细管1结构(如图5所示)。将工装3取下，毛细管1和管板5由于是同种金属熔化凝固到一起，其结构紧密，强度等同于母体金属，不存在由于毛细管1和管板5连接强度不够而发生管程和壳程之间泄漏的问题。

步骤5，待熔化凝固后，利用预留的金属丝2头部将毛细管1内的金属丝2抽出，一方面完美保留了毛细管1内部的通道，另一方面在凝固形成的管板5上形成同毛细管1通道相通的孔(如图6所示)。对形成的管板5和毛细管1同端盖、壳程进行进一步加工装配，完成毛细管换热器整体制造。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的实施方法，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (1)

1.一种毛细管换热器管板和毛细管的焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，加工工装(3)，工装(3)整体呈碗状结构，在底部打若干小孔(4)，工装(3)整体采用高温耐火材料制造；

步骤2，将内部穿有耐高温金属丝(2)的不锈钢毛细管(1)按照毛细管换热器要求进行排列布置，使金属丝(2)按照顺序依次穿过工装(3)底部的小孔(4)，金属丝(2)留出适当的长度使得焊接流程完成后能够方便的将金属丝(2)从毛细管(1)中抽出，将该布置形式采用适当的方法进行固定，金属丝(2)应保持竖直向下；

步骤3，向工装(3)内部加入适量的金属，加入的金属材料应与毛细管(1)本身材料保持一致，保证后续熔化过程中能够紧密凝固到一起；

步骤4，向工装(3)内部采用高频加热或者焊接火焰高温熔融的方式对靠近工装(3)底部的部分进行加热，毛细管(1)管头部分管壁同预先放入的金属一起发生熔化，熔化后的金属液体连同剩余的毛细管(1)部分凝固到一起，形成一体化的管板(5)及不锈钢毛细管(1)结构；

步骤5，待熔化凝固后，将工装(3)取下，利用预留的金属丝(2)头部将毛细管(1)内的金属丝(2)抽出，管板(5)上形成同毛细管(1)通道相通的孔，对形成的管板(5)和毛细管(1)同端盖、壳程进行进一步加工装配，完成毛细管换热器整体制造。

Images