采用泡沫铜相变材料的新型热管换热器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种采用泡沫铜相变材料的新型热管换热器。它包括一封闭的圆筒形壳体，壳体包括外层套筒、内层金属套筒和夹层；壳体夹层为冷水通道，内设有螺旋导向圈；壳体内设有超导热管，超导热管上端封口插入壳体内上部，下端开口露在壳体外与余热源相接；内层套筒与超导热管之间装填有泡沫铜相变材料；超导热管固定支架进行固定。本实用新型专利技术以泡沫铜相变材料代替螺旋翅片应用在热管换热器中，不仅结构简单，加工方便，蓄热能力高，而且，在不降低原有传热效率的基础上，极大降低了拆卸清洗热管的难度，克服了换热器随着使用周期的增加传热效率降低的缺点。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于蓄能
，涉及一种采用泡沫铜相变材料的新型热管换热器。
技术介绍
传统钢铁、化工、电力等高耗能、高排放行业的工业余热、废热的回收利用率很低，如散放型蒸汽余热、冲渣水余热、烟气余热、压缩空气余热等低温余热尚未开发利用，这导致了每年大量的能量被消耗，同时产生了大量气体排放。与此同时，余热废热回收在商业及民用市场的利用仍较少，多数余热利用项目经济性、灵活性仍显不足。如今，节约能源显然已经成为当今世界的一种重要社会意识。工业余热废热的利用经济性可观。研发低温余热利用技术，回收尚未利用的低温余热资源，储藏并运输到用热场合，如工业企业、宾馆、酒店、游泳池等常年稳定热水用量的用户，为其提供冷水加热、供暖服务。现有的利用相变材料进行余热废热回收利用的换热装置，大多存在传热效率低、热响应慢、封腔内部压力较大等问题。目前在热管换热器中主要用到的是螺旋翅片，虽然具有结构紧凑，制造简单，运输安全等优点，但在换热过程中易在间壁及其两侧产生污垢而形成热阻，由于螺旋翅片结构较为紧凑，所以清洗污垢较为困难。这就使得螺旋翅片的传热效率随着使用周期的增加而降低，严重影响到换热器的传热性能。另外，螺旋翅片的安装也较繁琐。
技术实现思路
本技术的目的在于：克服现有技术的不足，提供一种传热效率高、热响应快、内部压力小的新型热管换热器,即一种采用泡沫铜相变材料的新型热管换热器。本技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种采用泡沫铜相变材料的新型热管换热器，它包括一封闭的圆筒形壳体，圆筒形壳体分三层，分别是外层套筒、内层套筒，以及位于外层套筒和内层套筒之间的夹层；内层套筒是金属材质的；壳体上端设有进水口，进水口与壳体夹层相连通；壳体下端侧面设有出水口，出水口与壳体夹层相连通；壳体夹层为冷水通道；壳体夹层内设有螺旋导向圈；壳体底部设有可插入超导热管的开孔；超导热管从壳体底部的开孔插入壳体内层套筒的内部；壳体内层套筒与超导热管之间装填有泡沫铜相变材料(即填充在泡沫铜的孔隙之中的相变材料)；超导热管上端封口，下端开口，上端插入壳体内上部，下端露在壳体外面，便于与余热源相接；超导热管通过与壳体内壁固定连接的固定支架进行固定。进一步地，在内层套筒的内壁上，从上到下固定有多个圆盘状的固定支架；每个固定支架有一个中心孔和多根支撑肋条；超导热管通过插入多个固定支架的中心孔固定。更进一步地，所述圆筒形壳体，在外层套筒的外表面还设有保温材料层。更进一步地，所述超导热管的管壳是铜材质的。所述固定支架采用不锈钢材质。更进一步地，所述壳体外层套筒是不锈钢材质的。所述内层套筒是铜材质的。更进一步地，所述泡沫铜是孔径为0.1mm-10mm、孔隙率为50-98％的通孔泡沫铜(优选孔隙率达85-98％的高孔隙率通孔泡沫铜)，所述相变材料填充在通孔泡沫铜的孔隙中。更进一步地，所述相变材料是无机盐、结晶水合盐类、石蜡或脂肪酸类相变材料。更进一步地，所述泡沫铜相变材料是泡沫铜与相变材料通过机械混合或真空注入方法制成的，即填充在泡沫铜的孔隙之中的相变材料。也可以根据用户热量负荷需求选择几个本技术的新型热管换热器进行并联组装，将多个新型热管换热器的冷水入口处和热水出口处通过固定装置并联固定，即构成一种新型移动式蓄能换热装置。本技术的新型热管换热器，是以工业余热、废热回收为基础，合理选取相变材料作为蓄热介质。所述新型热管换热器内部填充的相变材料的相变温度不同，随流动方向逐渐降低。蓄热时，工业废热流经超导热管下端，热量被传递至上端热管换热器内部，进而传递到相变材料中，相变存储热量；释热时，冷水从上端进水管流入集水方管，分流至各单体热管换热器，沿螺旋导向圈循环吸收经泡沫铜和内层金属套筒传递的相变材料凝固释放的热量，实现热量的高效回收与释放。本技术的有益效果：本技术的新型热管换热器,将超导热管和泡沫铜应用在换热器中，利用超导热管热量传递快、热传导效率高、传热平均温差大、布置灵活、工作安全可靠等特点，对工业余热废热进行回收，采用相变材料进行蓄能，利用泡沫铜具有高孔隙率、高导热系数、导热性能高、蓄热密度大、热结构稳定等优异特性，填充通孔泡沫铜增大相变材料的导热系数，提高蓄热释热的速率，有效克服了现有热管换热器传热效率低、热响应慢、封腔内部压力较大的问题。本技术以泡沫铜相变材料代替螺旋翅片应用在热管换热器中，将热流体放出的热量储存在泡沫铜填充物蓄热材料中，并将储存的热量用以加热冷流体，从而实现冷热流体的换热。此设计不仅结构简单，加工方便，蓄热能力高，而且，在不降低原有传热效率的基础上，极大降低了拆卸清洗热管的难度，克服了换热器随着使用周期的增加传热效率降低的缺点。本技术的优点如下：1.利用超导热管进行热量回收，热量传递快、热传导效率高。超导热管作为一种高效的传热单元，能将工业余热快速地传递给换热器中的相变蓄热材料。2.利用泡沫铜增加相变材料的导热系数，提高了蓄热释热的速率，热响应快。泡沫铜具有很高的导热系数，通过将相变材料加入泡沫铜中，并填充在通孔泡沫铜的孔隙之间，极大地改善了相变材料的传热性能，有效减缓了热堆积现象，明显缩短了热响应时间，大幅增强了蓄能换热器的传热性能，提高了换热器内的温度均匀性，使得热量能迅速被相变材料所吸收。3.通过在壳体夹层(即冷水通道)内设置螺旋导向圈，增大了冷水与相变材料的接触时间，使冷水能从相变材料处吸收到更多的热量。4.封腔内无压力，安全可靠。5.换热器结构简单，使用安装方便，有利于在小中大型厢货车内安装运输。附图说明图1为本技术的采用泡沫铜相变材料的新型热管换热器的内部结构示意图；图2为本技术的采用泡沫铜相变材料的新型热管换热器的截面结构示意图。图中，200-进水口，201-不锈钢套筒，202-夹层，203-螺旋导向圈，204-超导热管，205-出水口，206-固定支架，2061-中心孔，2062-支撑肋条；207-泡沫铜相变材料，208-铜套筒。具体实施方式以下结合附图和实施例对本技术作进一步的说明。实施例1如图1、图2所示，本技术一种采用泡沫铜相变材料的新型热管换热器，它包括一封闭的圆筒形壳体，圆筒形壳体分三层，分别是外层不锈钢套筒201、内层铜套筒208，以及位于外层不锈钢套筒和内层铜套筒之间的夹层202；圆筒形壳体上端设有进水口200，进水口与夹层相连通；圆筒形壳体下端侧面设有出水口205，出水口与夹层相连通；夹层202(即冷水通道)内设有螺旋导向圈203，可使冷水沿夹层内的螺旋导向圈203螺旋流下；壳体底部设有可插入超导热管的开孔；超导热管从壳体底部的开孔插入壳体内层铜套筒的内部；铜套筒与超导热管之间装填有泡沫铜相变材料207(即填充在通孔泡沫铜的孔隙之间的相变材料)；超导热管上端封口，下端开口，上端插入壳体内上部(整根管子的大部分与相变材料接触)，下端露在壳体外面，便于与余热源相连通；在铜套筒208的内壁上，从上到下固定有多个圆盘状的固定支架206；每个固定支架206有一个中心孔2061和多根支撑肋条2062；超导热管204通过插入多个固定支架206的中心孔2061可以进行固定，同时，多个固定支架206对铜套筒也有支承固定作用(因为铜套筒的壁很薄)。固定支架206采用不锈钢材质。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用泡沫铜相变材料的新型热管换热器，其特征在于，它包括一封闭的圆筒形壳体，圆筒形壳体分三层，分别是外层套筒、内层套筒，以及位于外层套筒和内层套筒之间的夹层；内层套筒是金属材质的；壳体上端设有进水口与壳体夹层相连通；壳体下端侧面设有出水口与壳体夹层相连通；壳体夹层内设有螺旋导向圈；壳体底部设有可插入超导热管的开孔；超导热管从壳体底部的开孔插入壳体内层套筒的内部；壳体内层套筒与超导热管之间装填有泡沫铜相变材料即填充在泡沫铜的孔隙之中的相变材料；超导热管上端封口，下端开口，上端插入壳体内上部，下端露在壳体外面，便于与余热源相接；超导热管通过与壳体内壁固定连接的固定支架进行固定。

【技术特征摘要】
1.一种采用泡沫铜相变材料的新型热管换热器，其特征在于，它包括一封闭的圆筒形壳体，圆筒形壳体分三层，分别是外层套筒、内层套筒，以及位于外层套筒和内层套筒之间的夹层；内层套筒是金属材质的；壳体上端设有进水口与壳体夹层相连通；壳体下端侧面设有出水口与壳体夹层相连通；壳体夹层内设有螺旋导向圈；壳体底部设有可插入超导热管的开孔；超导热管从壳体底部的开孔插入壳体内层套筒的内部；壳体内层套筒与超导热管之间装填有泡沫铜相变材料即填充在泡沫铜的孔隙之中的相变材料；超导热管上端封口，下端开口，上端插入壳体内上部，下端露在壳体外面，便于与余热源相接；超导热管通过与壳体内壁固定连接的固定支架进行固定。2.如权利要求1所述的采用泡沫铜相变材料的新型热管换热器，其特征在于，在内层套筒的内壁上，从上到下固定有多个圆盘状的固定支架；每个固定支架有一个中心孔和多根支撑肋条；超导热管通过插入多个固定支架...

【专利技术属性】
技术研发人员：周阳，倪国胜，
申请(专利权)人：上海绚光节能环保有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31