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CN100516756C - 一种套管式金属泡沫换热器 - Google Patents

一种套管式金属泡沫换热器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种套管式金属泡沫换热器，包括外管和内管，其特征在于，所述的外管内填充有金属泡沫，内管镶嵌在外管内的金属泡沫中，内管内也填充有金属泡沫，所述的金属泡沫内部有供气体或液体介质流通的孔洞。本发明的套管式金属泡沫换热器，由于采用金属泡沫代替了传统的铝箔，金属泡沫传热效率高，另外，内管与外管内填充的金属泡沫结构，尺寸，性能都不相同。套管可以包括多内管的情况，而且内外管截面形状可以是圆形，方形，或其他形状。这样就可以满足各类的换热要求，适合工业的各个领域，具有极佳的应用前景。

Description

一种套管式金属泡沫换热器
技术领域
本发明涉及一种换热器，尤其是可以广泛用于工业设备的换热器，具体涉及一种套管式金属泡沫换热器。
背景技术
近几年来，随着社会的发展，化石能源逐渐枯竭，对能源的要求也越来越高。一般套管式换热器由于体积比较小、换热效率比较高、适用压力高、可靠性好等优点，可以满足以往一般性的对能源利用的要求。但是，对于进一步提高换热效率，适应时代对能源的要求，这种换热器还需要进行改进。
在提高换热器的换热性能方面，国内外的专家学者都作了大量的分析，但目前研究的主题方向是提高传热系数K。增强传热可通过增加传热面积实现，但增加传热面积不应靠加大整体设备的尺寸来实现，而应从设备的自身结构来考虑。
发明内容
为了进一步减少热损失，提高换热效率，本发明的目的在于，提供一种套管式高效金属泡沫换热器。
增加传热面积总体上分为两种途径：管外表面积的增加和管内表面积的增加。采用填充金属泡沫的套管式结构正好利用了此两种途径，有利于大大提高换热系数，减少热损失。
实现上述发明的目的的技术方案是这样来解决的：一种套管式金属泡沫换热器，包括外管和内管，其特征在于，所述的外管内填充有金属泡沫，内管镶嵌在外管内的金属泡沫中，内管内也填充有金属泡沫，所述的金属泡沫内部有供气体或液体介质流通的孔洞。
本发明的其它一些特点是，所述的金属泡沫的孔洞直径为0.05mm～5mm。
上述金属泡沫通过液态金属注入气体发泡剂、电镀或熔模浇铸、固体粉末烧结或注射成型方法制成。
外管内的内管有一根或多根。
本发明的套管式金属泡沫换热器采用套管结构，内外管内都填充了金属泡沫。由于采用金属泡沫代替了传统的铝箔，而金属泡沫具有传热效率高、比表面积(可达2000～10000m2/m3)大、密度小(是固体材料的2％-25％)的优点，可以显著增加换热面积，减少反应热损失。
由于金属泡沫结构、性能的独特性，这种热交换器极大地满足了热效率的要求，而且结构简单，尺寸很小，可以满足工业中各种应用的需求，具有很好的市场前景。
总之，本发明换热热损失小，效率极高，可以广泛应用于各种工业领域。
附图说明
图1是本发明的一种实施例的结构示意图。其中(a)是剖视图，(b)是侧视图。
图2是本发明的另一种实施例的结构示意图，采用一套管多芯管的结构形式。
图3为本发明的第三种实施例，套管为矩形，作为此高效金属泡沫换热器的结构变通形式。
下面结合附图以及通过优选实施例对本发明作进一步说明。
具体实施方式
传统的管式换热器一般由换热管、增强换热元件和辅助换热装置组成，其中增强换热元件可以布置在换热管内和/或外，如布置在换热管外的铝箔、翅片，布置在换热管内的扰流芯子，作用都是增强换热。
本发明采用套管式换热管，由外管和内管组成，外管内填充有金属泡沫，内管镶嵌在外管内的金属泡沫中，内管内也填充有金属泡沫，所述的金属泡沫内部有供气体或液体介质流通的孔洞。
作为增强换热元件。由于泡沫金属独特的结构和性能，使得换热器的换热效率大大提高。
内管与外管内填充的金属泡沫结构，尺寸，性能都不相同。内管和内外管之间的空间内流通的流体可以是顺流，亦可是逆流。这样就可以满足各类的换热要求，极大地拓宽了换热器的应用范围。
上述的换热器，其金属泡沫孔洞直径为0.05mm～5mm。金属泡沫通过金属粉末烧结、电镀或熔模浇注(渗流)等方法覆盖在内管内表面以及外管与内管之间的区域上。
以下是发明人给出的实施例。
图1所示为本发明的一种实施例。该换热器由外管2和内管1组成，外管2内填充有金属泡沫b，内管2镶嵌在外管2内的金属泡沫b中，内管1内也填充有金属泡沫a，金属泡沫a和金属泡沫b内部有供气体或液体介质流通的孔洞。
金属泡沫a和金属泡沫b分别烧接在内管内壁和内外管之间的空间，当然，金属泡沫a、b也可以采用粘接、焊接等其他方法与外管和内管连接，总之，只要与管紧密结合，达到增加换热效果的目的即可。
金属泡沫a、b主要由液态金属注入气体发泡剂、电镀或熔模浇铸、固体粉末烧结法及注射成型等方法生成。金属泡沫的内部有供气体或液体介质流通的孔洞，孔洞的直径为几十微米到几毫米不等，随换热器的功率大小、应用领域的需要而设置。如家用空调用换热器金属泡沫的孔洞直径一般为0.05mm～5mm。
金属泡沫的材料可以采用与常用的铜管换热管的材料相同，亦可采用与换热管不同种类的金属，如铝、不锈钢或其他的金属材料。采用金属泡沫的显著优点是，其具有传热效率高，较大的比表面积(可达2000-10000m2/m3)及低密度(是固体材料的2％-25％)，重量轻、结构紧凑，优良的降噪功能等特性，且任意金属材料均可加工制成，所以在新型高效紧凑式换热器方面显示出极大的应用价值。
参见图2，这种套管式高效金属泡沫换热器包括一个圆形外管套多个内管管(芯套)的管式结构。不同的芯内填充之金属泡沫彼此一般不相同(或相同)，并与套管内填充的泡沫金属不同。这样在前述特点的基础上可以实现热量的多次利用，进一步减少了热损失。
外管的形状也不局限于圆形，其他形状亦可，图3给处了一种矩形结构的外管形式。
本发明不局限以上的实施方式，还可以变换成其他的结构形式，或者是等同的替换，但只要是套管式换热管，并且内管和管间都填有加金属泡沫，均落入本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种套管式金属泡沫换热器，包括外管和内管，其特征在于，所述的外管内填充有金属泡沫，内管镶嵌在外管内的金属泡沫中，内管内也填充有金属泡沫，所述的金属泡沫内部有供气体或液体介质流通的孔洞。
2.如权利要求1所述的套管式金属泡沫换热器，其特征在于，所述的金属泡沫的孔洞直径为0.05mm～5mm。
3.如权利要求1所述的套管式金属泡沫换热器，其特征在于，所述的金属泡沫通过液态金属注入气体发泡剂、电镀或熔模浇铸、固体粉末烧结或注射成型方法制成。
4.如权利要求1所述的套管式金属泡沫换热器，其特征在于，所述的外管内的内管有一根或多根。
5.如权利要求1所述的套管式金属泡沫换热器，其特征在于，所述的金属泡沫的材料为铜、铝或不锈钢。
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