RU90734U1

RU90734U1 - COMPOSITION HEAT EXCHANGER WITH INTERNAL CAVES

Info

Publication number: RU90734U1
Application number: RU2009136363/22U
Authority: RU
Inventors: Юрий Павлович Трыков; Сергей Петрович Писарев; Леонид Моисеевич Гуревич; Виктор Георгиевич Шморгун; Олег Викторович Слаутин; Вячеслав Фёдорович Казак; Артём Игоревич Богданов; Олег Сергеевич Киселёв; Алексей Сергеевич Сергиенко
Priority date: 2009-09-30
Filing date: 2009-09-30
Publication date: 2010-01-20

Abstract

Композиционный теплообменник с внутренними полостями, содержащий внутренние полости, сформированные гидравлическим давлением, отличающийся тем, что композиционный теплообменник выполнен шестислойным с внутренними слоями из никеля, наружными - из алюминия, а расположенные между слоями алюминия и никеля теплозащитные слои - из интерметаллидов системы алюминий-никель толщиной 15-20 мкм, которые получены сваркой взрывом алюминиевых слоев с никелевыми с последующим формированием интерметаллидных слоев термической обработкой, никелевые слои соединены между собой сваркой взрывом по всем поверхностям их соприкосновения, минимальная ширина перемычек между смежными полостями составляет 12 мм, соотношение толщин слоев алюминия и никеля составляет 1:(0,4-0,67) при толщине каждого слоя никеля 0,8-1 мм.Composite heat exchanger with internal cavities, containing internal cavities formed by hydraulic pressure, characterized in that the composite heat exchanger is made six-layer with inner layers of nickel, the outer ones are made of aluminum, and the heat-insulating layers located between the layers of aluminum and nickel are made of intermetallic systems of aluminum-nickel thickness 15-20 microns, which are obtained by explosion welding of aluminum layers with nickel with the subsequent formation of intermetallic layers by heat treatment, nickel layers they are interconnected by explosion welding on all surfaces of their contact, the minimum width of the bridges between adjacent cavities is 12 mm, the ratio of the thicknesses of the layers of aluminum and nickel is 1: (0.4-0.67) with a thickness of each nickel layer of 0.8-1 mm

Description

Полезная модель относится к изделиям, изготовленным с помощью энергии взрыва и предназначается для использования в криогенных, химических, энергетических установках и т.п.The utility model relates to products manufactured using explosion energy and is intended for use in cryogenic, chemical, power plants, etc.

Известна листовая конструкция теплозащитного элемента со сквозным внутренним каналом сложной формы для пропускания через него хладоносителя (Ю.П.Трыков, В.Г.Шморгун, Д.В.Проничев. Комплексные технологии изготовления композиционных теплозащитных элементов /Сварочное производство. №6, 2000 г., С.40-43).Known sheet design of a heat-shielding element with a through inner channel of complex shape for passing coolant through it (Yu.P. Trykov, V.G.Shmorgun, D.V. Pronichev. Complex manufacturing techniques for composite heat-protective elements / Welding production. No. 6, 2000 g ., S.40-43).

Недостатком данной конструкции является то, что теплозащитный интерметаллидный слой не является сплошным и образован лишь на межканальных (плоских) участках изделия, а на металлах, примыкающих к внутреннему каналу, теплозащитный слой отсутствует, внутренние полости изделия окружены разнородными материалами, поэтому теплообмен веществ, находящихся во внутренних полостях, с окружающей средой не одинаков на разных участках изделия. Кроме того, эти изделия обладают повышенной склонностью к расслоению при динамических нагрузках, а это весьма ограничивает применение таких изделий в теплообменной аппаратуре.The disadvantage of this design is that the heat-protective intermetallic layer is not continuous and is formed only on the inter-channel (flat) sections of the product, but on metals adjacent to the internal channel, the heat-protective layer is absent, the internal cavities of the product are surrounded by dissimilar materials, therefore the heat exchange of substances in internal cavities with the environment are not the same in different areas of the product. In addition, these products have an increased tendency to delamination under dynamic loads, and this greatly limits the use of such products in heat exchange equipment.

Наиболее близкой по технической сущности является конструкция биметаллического теплообменника, полученного локальной сваркой взрывом разнородных металлических листов одинаковой толщины. В этой конструкции внутренние проходные каналы круглого профиля сформированы гидравлическим давлением в специальных приспособлениях. На межслойных границах высокотемпературным нагревом формируют диффузионные прослойки для снижения теплопередачи в поперечном направлении.The closest in technical essence is the design of a bimetallic heat exchanger obtained by local explosion welding of dissimilar metal sheets of the same thickness. In this design, the internal passage channels of the round profile are formed by hydraulic pressure in special devices. Diffusion layers are formed on the interlayer boundaries by high-temperature heating to reduce heat transfer in the transverse direction.

(Ю.П.Трыков, С.П.Писарев. Изготовление теплообменных композиционных элементов с помощью взрывных технологий /Сварочное производство №6, 1998. С.34-37 - прототип).(Yu.P. Trykov, S.P. Pisarev. Production of heat-exchange composite elements using explosive technologies / Welding production No. 6, 1998. S.34-37 - prototype).

Недостатком данной конструкции является то, что его теплозащитные слои сформированы лишь на межканальных участках изделия и отсутствуют на участках металлических слоев, контактирующих с внутренними каналами, термическое сопротивление на таких участках при направлении теплопередачи поперек слоев неодинаковое, при резких перепадах давления в жидкости теплоносителе, пропускаемой через внутренние каналы изделия, возможно разрушение изделия по хрупким интерметаллидным прослойкам, внутренние полости изделия контактируют с разнородными металлами, что снижает их коррозионную стойкость, а это весьма ограничивает возможные области использования таких изделий в теплообменной аппаратуре.The disadvantage of this design is that its heat-shielding layers are formed only on the interchannel sections of the product and are absent on the sections of the metal layers in contact with the internal channels, the thermal resistance in such areas when the heat transfer direction across the layers is not the same, with sharp pressure drops in the coolant fluid passing through internal channels of the product, destruction of the product along brittle intermetallic layers is possible, internal cavities of the product are in contact with heterogeneous metals, which reduces their resistance to corrosion, and this is very limiting the possible field of use of such products in a heat exchange apparatus.

Задачей при разработке данной полезной модели является создание новой, конструкции композиционного теплообменника с внутренними полостями сваркой взрывом со сплошными теплозащитными интерметаллидными слоями во всем объеме изделия, обеспечивающими его повышенные теплозащитные свойства, с одинаковым термическим сопротивлением при направлении теплопередачи поперек слоев, с однородным металлом, контактирующим с внутренними полостями изделия, с повышенной стойкостью к разрушению при резких перепадах давления во внутренней полости изделия.The task in developing this utility model is to create a new, composite heat exchanger design with internal cavities by explosion welding with continuous heat-shielding intermetallic layers in the entire product volume, providing its enhanced heat-shielding properties, with the same thermal resistance when the heat transfer direction is across the layers, with a homogeneous metal in contact with internal cavities of the product, with increased resistance to destruction under sharp pressure drops in the internal cavity of delia.

Технический результат, который обеспечивается при осуществлении данной полезной модели - повышение теплозащитных свойств за счет создания сплошных теплозащитных интерметаллидных слоев между разнородными металлическими слоями, получение одинакового термического сопротивления при направлении теплопередачи поперек слоев, обеспечение однородности материала, контактирующего с внутренней полостью изделия, с повышением при этом коррозионной стойкости металла, контактирующего с внутренними полостями, повышение стойкости изделия к разрушению при резких перепадах давления в его внутренних полостях.The technical result that is achieved by implementing this utility model is to increase the heat-shielding properties due to the creation of continuous heat-shielding intermetallic layers between dissimilar metal layers, to obtain the same thermal resistance in the direction of heat transfer across the layers, to ensure uniformity of the material in contact with the internal cavity of the product, while increasing corrosion resistance of metal in contact with internal cavities, increasing the resistance of the product to fracture attenuation during sudden pressure drops in its internal cavities.

Указанный технический результат достигается тем, что композиционный теплообменник, содержащий внутренние полости, сформированные гидравлическим давлением, выполнен шестислойным с внутренними слоями из никеля, наружными - из алюминия, а расположенные между слоями алюминия и никеля теплозащитные слои - из интерметаллидов системы алюминий - никель толщиной 15-20 мкм, которые получены сваркой взрывом алюминиевых слоев с никелевыми с последующим формированием интерметаллидных слоев термической обработкой, никелевые слои соединены между собой сваркой взрывом по всем поверхностям их соприкосновения, минимальная ширина перемычек между смежными полостями составляет 12 мм, соотношение толщин слоев алюминия и никеля составляет 1:(0,4-0,67) при толщине каждого слоя никеля 0,8-1 мм.The specified technical result is achieved in that the composite heat exchanger containing the internal cavities formed by hydraulic pressure is made six-layer with the inner layers of nickel, the outer ones are made of aluminum, and the heat-insulating layers located between the layers of aluminum and nickel are made of intermetallic compounds of the aluminum-nickel system with a thickness of 15- 20 microns, which are obtained by explosion welding of aluminum layers with nickel with the subsequent formation of intermetallic layers by heat treatment, nickel layers are connected between th explosion welding on all surfaces they contact, the minimum width of the webs between adjacent cavities is 12 mm, the thickness ratio of the layers of aluminum and nickel is 1: (0,4-0,67) at a thickness of each nickel layer 0,8-1 mm.

В отличие от прототипа композиционный теплообменник с внутренними полостями выполнен шестислойным. Внутренние слои выполнены из никеля, что придает изделию повышенную прочность и коррозионную стойкость при пропускании через внутренние полости веществ с повышенной химической активностью. Кроме того, никелевые слои при сварке взрывом легко свариваются в широком диапазоне скоростных режимов сварки и образуют прочные и герметичные сварные соединения даже при локальной сварке на узких участках. Кроме того, никель обладает пониженной теплопроводностью, а это способствует созданию повышенного термического сопротивления стенок изделия при направлении теплопередачи в поперечном направлении - от внутренних полостей к веществам, окружающим наружные поверхности теплообменника. Наружные слои из алюминия, обладающего пониженной плотностью, способствуют повышению удельной прочности изделия на изгиб, создают дополнительное термическое сопротивление при направлении теплопередачи поперек слоев. Кроме того, при термической обработке слои алюминия в контакте с никелем способствуют образованию сплошных интерметаллидных прослоек, придающих теплообменнику повышенные теплозащитные свойства.In contrast to the prototype, a composite heat exchanger with internal cavities is made six-layer. The inner layers are made of nickel, which gives the product increased strength and corrosion resistance when passing substances with increased chemical activity through the internal cavities. In addition, nickel layers during explosion welding are easily welded in a wide range of high-speed welding modes and form durable and tight welded joints even when welding locally in narrow areas. In addition, nickel has a reduced thermal conductivity, and this contributes to the creation of increased thermal resistance of the product walls when the heat transfer direction is in the transverse direction - from internal cavities to substances surrounding the outer surfaces of the heat exchanger. The outer layers of aluminum, which has a reduced density, contribute to an increase in the specific bending strength of the product and create additional thermal resistance when the direction of heat transfer is across the layers. In addition, during heat treatment, the layers of aluminum in contact with nickel contribute to the formation of continuous intermetallic layers, which give the heat exchanger enhanced heat-shielding properties.

Расположенные между слоями алюминия и никеля сплошные интерметаллидные слои толщиной 15-20 мкм получены путем одновременной сварки взрывом алюминиевых слоев с никелевыми с последующим формированием интерметаллидных слоев термической обработкой. При толщине прослоек менее 15 мкм их термическое сопротивление оказывается недостаточным. При толщине прослоек более 20 мкм возникает склонность изделия к растрескиванию по интерметаллидным прослойкам при резких перепадах давления во внутренних полостях изделия.Continuous intermetallic layers between 15 and 20 μm thick located between aluminum and nickel layers were obtained by simultaneous explosion welding of aluminum and nickel layers with subsequent formation of intermetallic layers by heat treatment. When the thickness of the interlayers is less than 15 μm, their thermal resistance is insufficient. When the thickness of the interlayers is more than 20 μm, there is a tendency for the product to crack along intermetallic interlayers with sharp pressure drops in the internal cavities of the product.

В предлагаемой конструкции никелевые слои соединены между собой сваркой взрывом по всем поверхностям их соприкосновения, при этом минимальная ширина перемычек между смежными полостями составляет 12 мм, что обеспечивает надежную локальную сварку никелевых слоев между собой, полностью исключает химическое взаимодействие веществ, находящихся в смежных полостях.In the proposed design, the nickel layers are interconnected by explosion welding on all surfaces of their contact, while the minimum width of the bridges between adjacent cavities is 12 mm, which ensures reliable local welding of nickel layers between each other, completely eliminates the chemical interaction of substances in adjacent cavities.

Соотношение толщин слоев алюминия и никеля в композиционном теплообменнике составляет 1:(0,4-0,67) при толщине слоя никеля 0,8-1 мм. Указанное соотношение толщин металлических слоев является оптимальным, поскольку при этом возникают благоприятные условия для получения качественных сварных соединений в процессе и сварки взрывом при минимальном расходе дорогостоящего никеля в расчете на одно изделие. При величине этого соотношения ниже нижнего предлагаемого предела при сварке взрывом возможны неконтролируемые деформации алюминиевых слоев, что ухудшает качество получаемых изделий. Величина соотношения толщин слоев алюминия и никеля выше верхнего предлагаемого предела является избыточной, поскольку это приводит к созданию неоправданно высокой объемной доли малопрочных алюминиевых слоев в объеме композиционного теплообменника, излишнему расходу алюминия в расчете на одно изделие.The ratio of the thicknesses of the aluminum and nickel layers in the composite heat exchanger is 1: (0.4-0.67) with a nickel layer thickness of 0.8-1 mm. The indicated ratio of the thicknesses of the metal layers is optimal, since this creates favorable conditions for obtaining high-quality welded joints in the process and explosion welding with a minimum consumption of expensive nickel per one product. When the value of this ratio is below the lower proposed limit during explosion welding, uncontrolled deformation of aluminum layers is possible, which affects the quality of the products obtained. The value of the ratio of the thicknesses of the layers of aluminum and nickel above the upper proposed limit is excessive, since this leads to the creation of an unreasonably high volume fraction of low-strength aluminum layers in the volume of the composite heat exchanger, excessive consumption of aluminum per one product.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг.1 изображен внешний вид композиционного теплообменника, где позиции 1, 2 - никелевые слои, 3, 4 - алюминиевые слои, 5, 6 - теплозащитные интерметаллидные слои, 7 - зоны сварки взрывом никелевых слоев между собой, 8 - внутренние полости изделия.The essence of the utility model is illustrated by the drawing, where Fig. 1 shows the appearance of a composite heat exchanger, where positions 1, 2 are nickel layers, 3, 4 are aluminum layers, 5, 6 are heat-protective intermetallic layers, 7 are welding zones between each other by nickel layers explosion , 8 - the internal cavity of the product.

Работа композиционного теплообменника с внутренними полостями осуществляется следующим образом. С двух торцевых сторон изделия приваривают, например аргонодуговой сваркой, к никелевым слоям 1, 2 металлические трубопроводы для пропускания через внутренние полости изделия 8 жидкостей или газов-теплоносителей. Ограниченный теплообмен теплоносителей с окружающей внешней средой осуществляется, в основном, через цельносварные трехслойные стенки изделия, состоящие из слоев никеля 1, 2, интерметаллидных теплозащитных прослоек 5, 6 и алюминиевых слоев 3, 4. Теплообмен между веществами теплоносителями, расположенными в смежных полостях осуществляется через цельносварные шестислойные перемычки между полостями, где никелевые слои 1, 2 сварены между собой на участках 7.The operation of the composite heat exchanger with internal cavities is as follows. From two end sides of the product are welded, for example by argon arc welding, to the nickel layers 1, 2 metal pipelines for passing liquids or heat-transfer gases through the internal cavities of the product 8. Limited heat transfer of the heat transfer medium with the surrounding environment is carried out mainly through all-welded three-layer walls of the product, consisting of nickel layers 1, 2, intermetallic heat-insulating layers 5, 6 and aluminum layers 3, 4. Heat exchange between the heat-transfer substances located in adjacent cavities is carried out through all-welded six-layer bridges between the cavities, where the nickel layers 1, 2 are welded together in sections 7.

Пример исполнения №1.Execution example No. 1.

Исходными материалами для изготовления композиционного теплообменника с внутренними полостями были две пластины из алюминия АД1 длиной 300 мм, шириной 215 мм, толщиной каждой их них δ_A1=1,5 мм, а также две никелевые пластины из никеля НП1, длина и ширина никелевых пластин такие же, как и алюминиевых, но толщина δ_Ni=1 мм. Соотношение толщин слоев алюминия и никеля при этом составляет 1:0,67. На одну из никелевых пластин наносили в продольном направлении пять полос противосварочного вещества шириной 25 мм, расстояние от боковых кромок пластины до противосварочных полос с обеих сторон составляло 20 мм, расстояние между противосварочными полосами - 12 мм. Пластины собирали в пакет со сварочными зазорами и сваривали взрывом. Между алюминиевыми и никелевыми слоями происходила сварка по всем поверхностям контакта, а между никелевыми - лишь на локальных участках шириной 12 мм. Затем сваренную заготовку подвергали разупрочняющей термообработке, после которой производили формирование внутренних полостей методом раздувания под действием гидравлического давления. Ширина каждой полости составляет 25 мм, высота - 4 мм, затем отформованную заготовку подвергали термической обработке - отжигу для формирования между слоями алюминия и никеля теплозащитных слоев из интерметаллидов системы алюминий-никель. В результате получают композиционный теплообменник с внутренними полостями в виде сотовой панели с двумя сплошными интерметаллидными теплозащитными прослойками между слоями алюминия и никеля толщиной δ_пр=15 мкм. Коэффициент теплопроводности прослойки λ_пр=7,5 Вт/(м·К), ее термическое сопротивление R_пр=δ_пр:λ_пр=0,000015:7,5=2·10^-6 К/(Вт/м²). Коэффициент теплопроводности алюминия λ_A1=230 Вт/(м·К), термическое сопротивление каждого слоя алюминия R_A1=δ_A1:λ_A1=0,0015:230=6,5·10^-6 К/(Вт/м²). Коэффициент теплопроводности никеля λ_Ni=62 Вт/(м·К), термическое сопротивление каждого никелевого слоя R_Ni=δ_Ni:λ_Ni=0,001:62=16,1·10^-6 К/(Вт/м²). Термическое сопротивление каждой трехслойной стенки изделия, отделяющей каждую внутреннюю полость от окружающей среды при направлении теплопередачи поперек слоев: R_ком=R_A1+R_пр+R_Ni=6,5·10^-6+16,1·10^-6+2·10^-6=24,6·10^-6 К/(Вт/м²). Таким образом, благодаря сплошной интерметаллидной прослойке между слоями алюминия и никеля термическое сопротивления каждой стенки изделия возросло на 8%, что способствует существенному снижению теплопотерь у веществ - теплоносителей, располагающихся во внутренних полостях.The starting materials for the manufacture of a composite heat exchanger with internal cavities were two plates of aluminum AD1 with a length of 300 mm, a width of 215 mm, and their thickness δ _A1 = 1.5 mm, as well as two nickel plates of nickel NP1, the length and width of nickel plates were same as aluminum, but thickness δ _Ni = 1 mm. The ratio of the thicknesses of the layers of aluminum and nickel in this case is 1: 0.67. Five strips of an anti-welding substance 25 mm wide were applied to one of the nickel plates in the longitudinal direction, the distance from the side edges of the plate to the anti-welding strips on both sides was 20 mm, and the distance between the anti-welding strips was 12 mm. The plates were collected in a bag with welding gaps and welded by explosion. Between aluminum and nickel layers, welding was performed on all contact surfaces, and between nickel layers only in local sections 12 mm wide. Then, the welded billet was subjected to softening heat treatment, after which the internal cavities were formed by inflation by hydraulic pressure. The width of each cavity is 25 mm, the height is 4 mm, then the molded preform was subjected to heat treatment — annealing to form heat-protective layers of aluminum-nickel intermetallics between the layers of aluminum and nickel. The result is a composite heat exchanger with internal cavities in the form of a honeycomb panel with two continuous intermetallic heat-insulating layers between the layers of aluminum and nickel with a thickness of δ _sp = 15 μm. The coefficient of thermal conductivity λ _ave interlayer = 7.5 W / (m · K), its thermal resistance R _ave = δ _ave: λ _ave = 0.000015: 2 = 7.5 × 10 ^-6 K / (W / ^m2) . The thermal conductivity of aluminum λ _A1 = 230 W / (m · K), the thermal resistance of each layer of aluminum R _A1 = δ _A1 : λ _A1 = 0.0015: 230 = 6.5 · 10 ^-6 K / (W / m ² ) . Nickel thermal conductivity λ _Ni = 62 W / (m · K), thermal resistance of each nickel layer R _Ni = δ _Ni : λ _Ni = 0.001: 62 = 16.1 · 10 ^-6 K / (W / m ² ). Thermal resistance of each three-layer wall of the product that separates each internal cavity from the environment when the heat transfer direction is across the layers: R _com = R _A1 + R _CR + R _Ni = 6.5 · 10 ^-6 + 16.1 · 10 ^-6 + 2 · 10 ^-6 = 24.6 · 10 ^-6 K / (W / m ² ). Thus, due to the continuous intermetallic layer between the layers of aluminum and nickel, the thermal resistance of each product wall increased by 8%, which contributes to a significant reduction in heat loss in substances - heat carriers located in internal cavities.

В результате получают композиционный теплообменник с внутренними полостями, окруженными однородным коррозионностойким металлом - никелем, со сплошными диффузионными теплозащитными интерметаллидными прослойками между слоями алюминия и никеля, при этом обеспечивается одинаковое и повышенное, в 1,9-3,4 раза большее, чем по прототипу, термическое сопротивление стенок изделия при направлении теплопередачи поперек слоев. Кроме того, полученное изделие обладает повышенной коррозионной стойкостью по отношению к веществам - теплоносителям и повышенной стойкостью к разрушению при резких перепадах давления в его внутренних полостях.The result is a composite heat exchanger with internal cavities surrounded by a homogeneous corrosion-resistant metal - nickel, with continuous diffusion heat-shielding intermetallic interlayers between the layers of aluminum and nickel, while providing the same and increased, 1.9-3.4 times greater than the prototype, thermal resistance of the walls of the product in the direction of heat transfer across the layers. In addition, the resulting product has increased corrosion resistance in relation to substances - coolants and high resistance to destruction under sharp pressure drops in its internal cavities.

Для сравнения использовали полученный по прототипу двухслойный теплообменник с внутренними полостями из алюминия АД1 и меди M1. Толщина обоих слоев была одинаковой: δ_Cu=δ_A1=3 мм. Длина и ширина заготовок были такие же, как в предлагаемой конструкции. Интерметаллидные слои в таком изделии располагаются только на межканальных промежутках. Термическое сопротивление алюминиевого слоя R_A1=0,003:230=13·10^-6 К/(Вт/м²). Коэффициент теплопроводности медного слоя λ_Cu=410 Вт/(м·К), его термическое сопротивление R_Cu=0,003:410=3·10^-6 К/(Вт/м²). Таким образом, термическое сопротивление при направлении теплопередачи поперек слоев весьма малое и неодинаковое: оно в 1,9 раза меньше у алюминиевой стенки, по сравнению с предлагаемой конструкцией, а у медной стенки - меньше в 3,4 раза. Полученное по прототипу изделие обладает повышенной склонностью к хрупкому разрушению по интерметаллидным прослойкам при резких перепадах давления во внутренних полостях и пониженной коррозионной стойкостью, что ограничивает возможные области применения таких изделий в теплообменной аппаратуре.For comparison, we used the prototype two-layer heat exchanger with internal cavities of aluminum AD1 and copper M1. The thickness of both layers was the same: δ _Cu = δ _A1 = 3 mm. The length and width of the blanks were the same as in the proposed design. Intermetallic layers in such a product are located only on the inter-channel gaps. The thermal resistance of the aluminum layer R _A1 = 0.003: 230 = 13 · 10 ^-6 K / (W / m ² ). The thermal conductivity of the copper layer is λ _Cu = 410 W / (m · K), its thermal resistance R _Cu = 0.003: 410 = 3 · 10 ^-6 K / (W / m ² ). Thus, the thermal resistance in the direction of heat transfer across the layers is very small and unequal: it is 1.9 times smaller at the aluminum wall, compared with the proposed design, and at the copper wall - 3.4 times less. Obtained by the prototype product has an increased tendency to brittle fracture in intermetallic layers with sharp pressure drops in the internal cavities and reduced corrosion resistance, which limits the possible applications of such products in heat exchange equipment.

Пример исполнения №2.Execution example No. 2.

То же, что в примере 1, толщина каждой алюминиевой пластины δ_A1=2 мм, каждой никелевой - δ_Ni=0,8 мм, соотношение толщин слоев алюминия и никеля 1:0,4. Толщина теплозащитных интерметаллидных прослоек δ_пр=18 мкм, ее термическое сопротивление R_пр=0,000018:7,5=2,4·10^-6 К/(Вт/м²). Термическое сопротивление каждого алюминиевого слоя R_A1=0,002:230=8,7·10^-6 К/(Вт/м²), термическое сопротивление никелевого - R_Ni=0,0008:62=12,9·10^-6 К/(Вт/м²). Термическое сопротивление каждой трехслойной стенки композиционного изделия R_ком=R_A1+R_пр+R_Ni=8,7·10^-6+12,9·10^-6+2,4·10^-6=24·10^-6 К/(Вт/м²). Благодаря образованию сплошных диффузионных интерметаллидных прослоек термическое сопротивление каждой стенки изделия возросло на 10%. В сравнении с прототипом обеспечивается одинаковое и повышенное в 1,8-3,3 раза большее термическое сопротивление трехслойных стенок изделия при направлении теплопередачи поперек слоев.The same as in example 1, the thickness of each aluminum plate δ _A1 = 2 mm, each nickel - δ _Ni = 0.8 mm, the ratio of the thicknesses of the layers of aluminum and nickel 1: 0.4. The thickness of the thermal protective intermetallic layers δ _ave = 18 microns, its thermal resistance R _ave = 0.000018: 7.5 = 2.4 × 10 ^-6 K / (W / m ^2). The thermal resistance of each aluminum layer is R _A1 = 0.002: 230 = 8.7 · 10 ^-6 K / (W / m ² ), the thermal resistance of nickel is R _Ni = 0.0008: 62 = 12.9 · 10 ^-6 K / (W / m ² ). The thermal resistance of each three-layer wall of the composite product R _com = R _A1 + R _CR + R _Ni = 8.7 · 10 ^-6 + 12.9 · 10 ^-6 + 2.4 · 10 ^-6 = 24 · 10 ^-6 K / (W / m ² ). Due to the formation of continuous diffusion intermetallic layers, the thermal resistance of each product wall increased by 10%. In comparison with the prototype provides the same and increased by 1.8-3.3 times greater thermal resistance of the three-layer walls of the product with a heat transfer direction across the layers.

Пример исполнения №3.Execution example No. 3.

То же, что в примере №1, но толщина каждой алюминиевой пластины δ_А1=1,8 мм, каждой никелевой - δ_Ni=0,9 мм, соотношение толщин слоев алюминия и никеля 1:0,5. Толщина теплозащитных интерметаллидных прослоек δ_пр=20 мкм, ее термическое сопротивление R_пр=0,00002:7,5=2,7·10^-6 К/(Вт/м²). Термическое сопротивление каждого алюминиевого слоя R_A1=0,0018:230=8,7·10^-6 К/(Вт/м²), каждого никелевого - R_Ni=0,0009:62=14,5·10^-6 К/(Вт/м²). Термическое сопротивление каждой стенки композиционного изделия R_ком=R_A1+R_пр+R_Ni=7,8·10^-6+14,5·10^-6+2,7·10^-6=25·10^-6 К/(Вт/м²). Благодаря диффузионным интерметаллидным прослойкам R_ком каждой стенки повысилось на 11%. В полученном изделии, в сравнении с прототипом, обеспечивается одинаковое и повышенное в 1,9-3,4 раза большее термическое сопротивление трехслойных стенок изделия при направлении теплопередачи поперек слоев.The same as in example No. 1, but the thickness of each aluminum plate δ _A1 = 1.8 mm, each nickel - δ _Ni = 0.9 mm, the ratio of the thicknesses of the layers of aluminum and nickel 1: 0.5. The thickness of the thermal protective intermetallic layers δ _ave = 20 microns, its thermal resistance R _ave = 0.00002: 7.5 = 2.7 × 10 ^-6 K / (W / m ^2). Thermal resistance of each aluminum layer R _A1 = 0.0018: 230 = 8.7 · 10 ^-6 K / (W / m ² ), each nickel - R _Ni = 0.0009: 62 = 14.5 · 10 ^-6 K / (W / m ² ). The thermal resistance of each wall of the composite product R _com = R _A1 + R _CR + R _Ni = 7.8 · 10 ^-6 + 14.5 · 10 ^-6 + 2.7 · 10 ^-6 = 25 · 10 ^-6 K / ( W / m ² ). Due to diffusion intermetallic interlayers, the R _{com of} each wall increased by 11%. In the resulting product, in comparison with the prototype, provides the same and increased in 1.9-3.4 times greater thermal resistance of the three-layer walls of the product in the direction of heat transfer across the layers.

Claims

Composite heat exchanger with internal cavities, containing internal cavities formed by hydraulic pressure, characterized in that the composite heat exchanger is made six-layer with inner layers of nickel, the outer ones are made of aluminum, and the heat-insulating layers located between the layers of aluminum and nickel are made of intermetallic systems of aluminum-nickel thickness 15-20 microns, which are obtained by explosion welding of aluminum layers with nickel with the subsequent formation of intermetallic layers by heat treatment, nickel layers they are interconnected by explosion welding on all surfaces of their contact, the minimum width of the bridges between adjacent cavities is 12 mm, the ratio of the thicknesses of the layers of aluminum and nickel is 1: (0.4-0.67) with a thickness of each nickel layer of 0.8-1 mm